Физика сабағында электр және магнетизм курстарын оқыту
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4
І. ФИЗИКА САБАҒЫНДА «ЭЛЕКТР ЖӘНЕ МАГНЕТИЗМ» КУРСЫН ОҚЫТУДЫҢ ӘДІСТЕМЕЛІК НЕГІЗДЕРІ
1.1 Электр және магнетизм ұғымдарына қысқаша сипаттама ... ... ... ... ... ... ... ... 7
1.2 Мектеп физика курсы электродинамика бөлімінің теориялық негіздері ... ... 8
1.3 Мектеп физика курсында электр және магнетизмді оқыту әдістемесі ... ... ..15
ІІ. ЭЛЕКТР ЖӘНЕ МАГНЕТИЗМДІ ОҚЫТУДАҒЫ ФИЗИКАЛЫҚ ЕСЕПТЕРДІҢ МАҢЫЗЫ
2.1 Электр тізбектеріндегі резонанс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...21
2.2 Активті және реактивті кедергілерді параллель қосқанда байқалатын токтардың резонансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .23
2.3 Электр өткізгіштік ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...30
2.4 Магнетизм теориясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...35
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...38
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕРТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..40
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4
І. ФИЗИКА САБАҒЫНДА «ЭЛЕКТР ЖӘНЕ МАГНЕТИЗМ» КУРСЫН ОҚЫТУДЫҢ ӘДІСТЕМЕЛІК НЕГІЗДЕРІ
1.1 Электр және магнетизм ұғымдарына қысқаша сипаттама ... ... ... ... ... ... ... ... 7
1.2 Мектеп физика курсы электродинамика бөлімінің теориялық негіздері ... ... 8
1.3 Мектеп физика курсында электр және магнетизмді оқыту әдістемесі ... ... ..15
ІІ. ЭЛЕКТР ЖӘНЕ МАГНЕТИЗМДІ ОҚЫТУДАҒЫ ФИЗИКАЛЫҚ ЕСЕПТЕРДІҢ МАҢЫЗЫ
2.1 Электр тізбектеріндегі резонанс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...21
2.2 Активті және реактивті кедергілерді параллель қосқанда байқалатын токтардың резонансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .23
2.3 Электр өткізгіштік ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...30
2.4 Магнетизм теориясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...35
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...38
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕРТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..40
Тақырыптың өзектілігі. Дүние жүзілік деңгейге жеткізу мақсатымен егеменді еліміз соңғы кезде осы саланы қайта құру жағдайын бастан өткізіп отыр. Әсіресе, жастарға орта білім берудің мазмұны мен түрлері жүйелі түрде өзгере отырып (лицей, гимназия, колледж т.б.), жоғары сыныптарда бағытты және тереңдете оқыту мәселелері де қолға алынуда. Орта мектепте математикалық бағытта терең білім беру мәселесін күшейтуге байланысты, физика курсының да мазмұнын тереңдете отырып, оқушыларға физикалық білімді саналы меңгертуді қамтамасыз ету мақсаттары жүзеге аспақ. Болашақ қоғам мүшелерінің жаратылыстану ғылымдарының негізін толық меңгеріп шығуы қазіргі заман талабынан туындайтынын ескерсек, оның іргетасы орта мектеп физика курсын игеруден бастап қаланатыны белгілі.
Қазіргі таңда білім мазмұнын жаңарту, тереңдету және оны саналы меңгертудің әдіс-тәсілдерін жетілдіру педагогикалық зерттеулер көзіне айналуда. Олай болса, орта білім берудің негізгі бағытының бірі- оқушыларға физика курсын тереңдетіп, жетілдіре отырып меңгерту болмақ. Әсіресе, физика курсының «Электр және магнетизм» бөлімін мазмұн жағынан және әдістемелік тұрғыдан тереңдете жетілдірудің маңызы зор.
Қазақстан мемлекеті алдағы уақытта ғылыми-техникалық прогресті өркендету арқылы нарықтық бәсекеге қабілетті мемлекеттер қатарына қосылу үшін іргелі ғылыми пәндерді оқыту ісін жетілдіруді білім беру ісінің басты міндеті деп есептейді. Соған байланысты, осы жұмысты орындау барысында физиканы оқытуда оның теориялық тұстары мен оқыту әдісін жетілдіруге, соның ішінде «Электр және магнетизм» бөлімін оқытуға арналған Ефименко В.Ф., Кротов В.М., Сүлеймен С.Д., Снежко М.Я., Перышкин А.В., Пикени А.А. секілді белгілі әдіскерлердің еңбектерінің негізгі бағыттары мен қағидаларына сүйенуді жөн көрдік. Ал Қазақстан және Орталық Азия көлеміндегі Әбілқасымова А.Е., Бабаев Д.Б., Ерматов С.Е., Жаңабергенов Қ.Ж., Кенжебаев Т.К., Косов В.Н., Мамбетакунов У.Э., Чечин Л.М. сияқты танымал әдіскерлердің зерттеулері математика мен физиканы оқытудың сан-салалы мәселелерін шешуге бағытталған. Бұл жұмыстардың қай-қайсысы да орта мектептегі физика курсын оқытуда оқушылардың танымдық қабілеті мен белсенділігін арттыру жолдарын зерттеудің басты міндеті етіп қоя білген. Бірақ, олардың ешқайсысы электродинамика бөлімін тереңдете оқытуды және осы мәселенің әдістемелік негізін қалауды алдына мақсат етіп қоймаған.
Қазіргі таңда білім мазмұнын жаңарту, тереңдету және оны саналы меңгертудің әдіс-тәсілдерін жетілдіру педагогикалық зерттеулер көзіне айналуда. Олай болса, орта білім берудің негізгі бағытының бірі- оқушыларға физика курсын тереңдетіп, жетілдіре отырып меңгерту болмақ. Әсіресе, физика курсының «Электр және магнетизм» бөлімін мазмұн жағынан және әдістемелік тұрғыдан тереңдете жетілдірудің маңызы зор.
Қазақстан мемлекеті алдағы уақытта ғылыми-техникалық прогресті өркендету арқылы нарықтық бәсекеге қабілетті мемлекеттер қатарына қосылу үшін іргелі ғылыми пәндерді оқыту ісін жетілдіруді білім беру ісінің басты міндеті деп есептейді. Соған байланысты, осы жұмысты орындау барысында физиканы оқытуда оның теориялық тұстары мен оқыту әдісін жетілдіруге, соның ішінде «Электр және магнетизм» бөлімін оқытуға арналған Ефименко В.Ф., Кротов В.М., Сүлеймен С.Д., Снежко М.Я., Перышкин А.В., Пикени А.А. секілді белгілі әдіскерлердің еңбектерінің негізгі бағыттары мен қағидаларына сүйенуді жөн көрдік. Ал Қазақстан және Орталық Азия көлеміндегі Әбілқасымова А.Е., Бабаев Д.Б., Ерматов С.Е., Жаңабергенов Қ.Ж., Кенжебаев Т.К., Косов В.Н., Мамбетакунов У.Э., Чечин Л.М. сияқты танымал әдіскерлердің зерттеулері математика мен физиканы оқытудың сан-салалы мәселелерін шешуге бағытталған. Бұл жұмыстардың қай-қайсысы да орта мектептегі физика курсын оқытуда оқушылардың танымдық қабілеті мен белсенділігін арттыру жолдарын зерттеудің басты міндеті етіп қоя білген. Бірақ, олардың ешқайсысы электродинамика бөлімін тереңдете оқытуды және осы мәселенің әдістемелік негізін қалауды алдына мақсат етіп қоймаған.
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ:
1 Мектеп физика курсында зарядталған конденсаторлардың ток көзімен энергия алмасуын оқыту әдістемесі // Абай атындағы ҚазҰПУ «Хабаршысы». Физика-математика ғылымдары сериясы. –Алматы, 2006. -№1(15). -125-128 бб. (Мұқашев Қ. авторлық бірлестікте).
2 Мектеп физика курсында электр сыйымдылығы ұғымын түсіндірудің жетілдірілген әдістемесі // Математика және физика –Алматы, 2006. - №5. - 17-19 бб. (Мұқашев Қ., Шадинова К.С. авторлық бірлестікте).
3 Физика курсында тұрақты ток көзіне байланысты кейбір мәселелерді тереңірек оқыту туралы. // Абай атындағы ҚазҰПУ «Хабаршысы». Физика-математика ғылымдары сериясы. 2007. -№1. - 180-184 бб. (Мұқашев Қ. авторлық бірлестікте).
4 Зарядталған бөлшектер үшін де Бройль толқыны ұзындығын анықтаудың жаңа бір әдісі туралы. // «ХХ ғасырдан ХХІ ғасырдың жолдарындағы білім және ғылым мәселелері мен дамыту перспективалары» атты х/а. ғылыми конф. матер. Қайнар-Дубна Университеттері, 2007. – 150-154 бб. (Мұқашев Қ., Шадинова К.С. авторлық бірлестікте).
5 Мектеп физика курсында электр құбылыстарын тереңдете оқытудың жасампаздық әдістері туралы. // «ҚР Президенті Н.Ә. Назарбаевтың Қазақстан Халқына жолдауына байланысты» х/а. ғылыми-тәжірибелік конф. материалдары. Абай атын-ғы ҚазҰПУ. –Алматы, 2007. -79-82 бб. (Мұқашев Қ., Шадинова К.С., Досаева Т.Т. авторлық бірлестікте).
6 Физикалық құбылыстарды талдауда оқушының математикалық дайындығының маңызы // Материалы м/н. конф. «Теория и методика обучения физ.-матем. дисциплинам. Абай атын-ғы ҚазҰПУ. –Алматы, 2007. -92-96 бб. (Мұқашев Қ., Шадинова К.С. авторлық бірлестікте).
7 Электрлік тізбектерді талдауда математикалық әдістерді қолдану // Математика және физика. –Алматы, 2007. -№3. -22-24 бб. (Мұқашев Қ. авторлық бірлестікте).
8 Электр және магнит өрістері туралы дәлел мен дәйек // Математика және физика. –Алматы, 2007. -№4. –26-28 бб. (Мұқашев Қ. авторлық бірлестікте).
9 Электродинамикада зарядталған бөлшектердің қозғалыс мөлшерінің қосындысы мен жіктелуін талдау // Абай атындағы ҚазҰПУ «Хабаршысы». Физ.-матем. ғылымдары сериясы –Алматы, 2007. -№2(18). -154-158 бб. (Мұқашев Қ. авторлық бірлестікте).
10 Мектеп физика курсында фотоэлектрлік құбылысты оқыту // Абай атындағы ҚазҰПУ «Хабаршысы». Физ.- матем. ғылымдары сериясы. –Алматы, 2007. -№4(20). -172-175 бб.
11 Физика курсында зарядталған бөлшектердің электр және магнит өрісіндегі қозғалысын оқыту туралы // Әл-Фараби атындағы ҚұзҰУ «Хабаршысы». Физика сериясы. –Алматы, 2008. -№1(25). -165-170 бб. (Мұқашев Қ. авторлық бірлестікте).
12 Вопросы квазистационарности в электродинамике курса физики // Әл-Фараби атындағы ҚазҰУ «Хабаршысы». Физика сериясы. –Алматы, 2008. -№2(26). - 231-234 бб. (Мұқашев Қ., Ильясов Н., Шадинова К.С. авторлық бірлестікте).
13 Кулон заңына байланысты күдік пен күмән // Абай атындағы ҚазҰПУ «Хабаршысы». Физ.- матем. ғылымдары сериясы. -Алматы, 2008. -№2(22). -97-100 бб. (Мұқашев Қ., Шадинова К.С. авторлық бірлестікте).
14 Проблемалық оқыту және дарынды балалар туралы // Абай атындағы ҚазҰПУ «Хабаршысы». Физ.-матем. ғылымдары сериясы. -Алматы, 2008. -№4(24). -102-107 бб. (Мұқашев Қ., Шадинова К.С. авторлық бірлестікте).
15 Пути повышения качества подготовки инженерно-педагогических кадров в условиях КазНПУ им. Абая // «ҚР Президенті Н.Ә. Назарбаевтың Қазақстан Халқына жолдауына байланысты» х/а. ғылыми-тәжір. конф. матер. 4 бөлім. Абай ат. ҚазҰПУ. –Алматы, 2008. -9-12 бб. (Мұқашев Қ., Шадинова К.С. авторлық бірлестікте).
16 Физикалық білімі әлемі және әлемдік білім кеңістігі // Матер. IV м/н. конф. «Матем. моделир. и информ. технол. в образовании и науке (ММ и ИТОН). КазНПУ им. Абая. –Алматы, 2008. Т. І. -С.233-237.
17 Физиканы оқыту әдістемесіндегі құндылықтар мен олқылықтар (шолу) // Математика және физика –Алматы, 2009. -№4. -5-9 бб. (Мұқашев Қ. авторлық бірлестікте).
18 И. И. Иванов , В. С. Равдоник. «Электротехника». М.-1995 г.
19 Л.И.Павлов, С. Д. Степанов «Электротехника». М.1999 г.
1 Мектеп физика курсында зарядталған конденсаторлардың ток көзімен энергия алмасуын оқыту әдістемесі // Абай атындағы ҚазҰПУ «Хабаршысы». Физика-математика ғылымдары сериясы. –Алматы, 2006. -№1(15). -125-128 бб. (Мұқашев Қ. авторлық бірлестікте).
2 Мектеп физика курсында электр сыйымдылығы ұғымын түсіндірудің жетілдірілген әдістемесі // Математика және физика –Алматы, 2006. - №5. - 17-19 бб. (Мұқашев Қ., Шадинова К.С. авторлық бірлестікте).
3 Физика курсында тұрақты ток көзіне байланысты кейбір мәселелерді тереңірек оқыту туралы. // Абай атындағы ҚазҰПУ «Хабаршысы». Физика-математика ғылымдары сериясы. 2007. -№1. - 180-184 бб. (Мұқашев Қ. авторлық бірлестікте).
4 Зарядталған бөлшектер үшін де Бройль толқыны ұзындығын анықтаудың жаңа бір әдісі туралы. // «ХХ ғасырдан ХХІ ғасырдың жолдарындағы білім және ғылым мәселелері мен дамыту перспективалары» атты х/а. ғылыми конф. матер. Қайнар-Дубна Университеттері, 2007. – 150-154 бб. (Мұқашев Қ., Шадинова К.С. авторлық бірлестікте).
5 Мектеп физика курсында электр құбылыстарын тереңдете оқытудың жасампаздық әдістері туралы. // «ҚР Президенті Н.Ә. Назарбаевтың Қазақстан Халқына жолдауына байланысты» х/а. ғылыми-тәжірибелік конф. материалдары. Абай атын-ғы ҚазҰПУ. –Алматы, 2007. -79-82 бб. (Мұқашев Қ., Шадинова К.С., Досаева Т.Т. авторлық бірлестікте).
6 Физикалық құбылыстарды талдауда оқушының математикалық дайындығының маңызы // Материалы м/н. конф. «Теория и методика обучения физ.-матем. дисциплинам. Абай атын-ғы ҚазҰПУ. –Алматы, 2007. -92-96 бб. (Мұқашев Қ., Шадинова К.С. авторлық бірлестікте).
7 Электрлік тізбектерді талдауда математикалық әдістерді қолдану // Математика және физика. –Алматы, 2007. -№3. -22-24 бб. (Мұқашев Қ. авторлық бірлестікте).
8 Электр және магнит өрістері туралы дәлел мен дәйек // Математика және физика. –Алматы, 2007. -№4. –26-28 бб. (Мұқашев Қ. авторлық бірлестікте).
9 Электродинамикада зарядталған бөлшектердің қозғалыс мөлшерінің қосындысы мен жіктелуін талдау // Абай атындағы ҚазҰПУ «Хабаршысы». Физ.-матем. ғылымдары сериясы –Алматы, 2007. -№2(18). -154-158 бб. (Мұқашев Қ. авторлық бірлестікте).
10 Мектеп физика курсында фотоэлектрлік құбылысты оқыту // Абай атындағы ҚазҰПУ «Хабаршысы». Физ.- матем. ғылымдары сериясы. –Алматы, 2007. -№4(20). -172-175 бб.
11 Физика курсында зарядталған бөлшектердің электр және магнит өрісіндегі қозғалысын оқыту туралы // Әл-Фараби атындағы ҚұзҰУ «Хабаршысы». Физика сериясы. –Алматы, 2008. -№1(25). -165-170 бб. (Мұқашев Қ. авторлық бірлестікте).
12 Вопросы квазистационарности в электродинамике курса физики // Әл-Фараби атындағы ҚазҰУ «Хабаршысы». Физика сериясы. –Алматы, 2008. -№2(26). - 231-234 бб. (Мұқашев Қ., Ильясов Н., Шадинова К.С. авторлық бірлестікте).
13 Кулон заңына байланысты күдік пен күмән // Абай атындағы ҚазҰПУ «Хабаршысы». Физ.- матем. ғылымдары сериясы. -Алматы, 2008. -№2(22). -97-100 бб. (Мұқашев Қ., Шадинова К.С. авторлық бірлестікте).
14 Проблемалық оқыту және дарынды балалар туралы // Абай атындағы ҚазҰПУ «Хабаршысы». Физ.-матем. ғылымдары сериясы. -Алматы, 2008. -№4(24). -102-107 бб. (Мұқашев Қ., Шадинова К.С. авторлық бірлестікте).
15 Пути повышения качества подготовки инженерно-педагогических кадров в условиях КазНПУ им. Абая // «ҚР Президенті Н.Ә. Назарбаевтың Қазақстан Халқына жолдауына байланысты» х/а. ғылыми-тәжір. конф. матер. 4 бөлім. Абай ат. ҚазҰПУ. –Алматы, 2008. -9-12 бб. (Мұқашев Қ., Шадинова К.С. авторлық бірлестікте).
16 Физикалық білімі әлемі және әлемдік білім кеңістігі // Матер. IV м/н. конф. «Матем. моделир. и информ. технол. в образовании и науке (ММ и ИТОН). КазНПУ им. Абая. –Алматы, 2008. Т. І. -С.233-237.
17 Физиканы оқыту әдістемесіндегі құндылықтар мен олқылықтар (шолу) // Математика және физика –Алматы, 2009. -№4. -5-9 бб. (Мұқашев Қ. авторлық бірлестікте).
18 И. И. Иванов , В. С. Равдоник. «Электротехника». М.-1995 г.
19 Л.И.Павлов, С. Д. Степанов «Электротехника». М.1999 г.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4
І. ФИЗИКА САБАҒЫНДА ЭЛЕКТР ЖӘНЕ МАГНЕТИЗМ КУРСЫН ОҚЫТУДЫҢ ӘДІСТЕМЕЛІК
НЕГІЗДЕРІ
1.1 Электр және магнетизм ұғымдарына қысқаша
сипаттама ... ... ... ... ... ... .. ... ..7
1.2 Мектеп физика курсы электродинамика бөлімінің теориялық
негіздері ... ... 8
1.3 Мектеп физика курсында электр және магнетизмді оқыту
әдістемесі ... ... ..15
ІІ. ЭЛЕКТР ЖӘНЕ МАГНЕТИЗМДІ ОҚЫТУДАҒЫ ФИЗИКАЛЫҚ ЕСЕПТЕРДІҢ МАҢЫЗЫ
2.1 Электр тізбектеріндегі
резонанс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
...21
2.2 Активті және реактивті кедергілерді параллель қосқанда байқалатын
токтардың
резонансы ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ...23
2.3 Электр
өткізгіштік ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ..30
2.4 Магнетизм
теориясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ...35
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .38
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН
ӘДЕБИЕТТЕРТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...40
КІРІСПЕ
Тақырыптың өзектілігі. Дүние жүзілік деңгейге жеткізу мақсатымен
егеменді еліміз соңғы кезде осы саланы қайта құру жағдайын бастан өткізіп
отыр. Әсіресе, жастарға орта білім берудің мазмұны мен түрлері жүйелі түрде
өзгере отырып (лицей, гимназия, колледж т.б.), жоғары сыныптарда бағытты
және тереңдете оқыту мәселелері де қолға алынуда. Орта мектепте
математикалық бағытта терең білім беру мәселесін күшейтуге байланысты,
физика курсының да мазмұнын тереңдете отырып, оқушыларға физикалық білімді
саналы меңгертуді қамтамасыз ету мақсаттары жүзеге аспақ. Болашақ қоғам
мүшелерінің жаратылыстану ғылымдарының негізін толық меңгеріп шығуы қазіргі
заман талабынан туындайтынын ескерсек, оның іргетасы орта мектеп физика
курсын игеруден бастап қаланатыны белгілі.
Қазіргі таңда білім мазмұнын жаңарту, тереңдету және оны саналы
меңгертудің әдіс-тәсілдерін жетілдіру педагогикалық зерттеулер көзіне
айналуда. Олай болса, орта білім берудің негізгі бағытының бірі- оқушыларға
физика курсын тереңдетіп, жетілдіре отырып меңгерту болмақ. Әсіресе, физика
курсының Электр және магнетизм бөлімін мазмұн жағынан және әдістемелік
тұрғыдан тереңдете жетілдірудің маңызы зор.
Қазақстан мемлекеті алдағы уақытта ғылыми-техникалық прогресті
өркендету арқылы нарықтық бәсекеге қабілетті мемлекеттер қатарына қосылу
үшін іргелі ғылыми пәндерді оқыту ісін жетілдіруді білім беру ісінің басты
міндеті деп есептейді. Соған байланысты, осы жұмысты орындау барысында
физиканы оқытуда оның теориялық тұстары мен оқыту әдісін жетілдіруге, соның
ішінде Электр және магнетизм бөлімін оқытуға арналған Ефименко В.Ф.,
Кротов В.М., Сүлеймен С.Д., Снежко М.Я., Перышкин А.В., Пикени А.А. секілді
белгілі әдіскерлердің еңбектерінің негізгі бағыттары мен қағидаларына
сүйенуді жөн көрдік. Ал Қазақстан және Орталық Азия көлеміндегі
Әбілқасымова А.Е., Бабаев Д.Б., Ерматов С.Е., Жаңабергенов Қ.Ж., Кенжебаев
Т.К., Косов В.Н., Мамбетакунов У.Э., Чечин Л.М. сияқты танымал
әдіскерлердің зерттеулері математика мен физиканы оқытудың сан-салалы
мәселелерін шешуге бағытталған. Бұл жұмыстардың қай-қайсысы да орта
мектептегі физика курсын оқытуда оқушылардың танымдық қабілеті мен
белсенділігін арттыру жолдарын зерттеудің басты міндеті етіп қоя білген.
Бірақ, олардың ешқайсысы электродинамика бөлімін тереңдете оқытуды және осы
мәселенің әдістемелік негізін қалауды алдына мақсат етіп қоймаған.
Қазіргі кезеңде физика ғылымының негізінде өрбіген жаңа техникалық
бағыттардың (электроника, автоматика, томография, робот техникасы, есептеу
машиналары,...) барлығы дерлік электрлік құбылыстарды кеңінен қолдану
арқылы ғана бүгінгі деңгейге көтеріле алды. Сондықтан да бұл үрдіс
болашақта жоғарғы қарқынмен дами түспек. Осындай күрделі де қиын саланы
теориялық тұрғыдан тереңдете отырып, саналы түрде меңгерту және алған
білімдерін практикада қолдануға жаттықтыру мектеп қабырғасынан бастап қолға
алынуға тиіс. Бұл мәселенің бір саласы- орта мектептегі физика курсының
Электр және магнетизм бөлімін тереңдете оқыту арқылы жүзеге асырылады.
Бірақ, қазіргі таңда мектеп қабырғасында физика курсының Электр және
магнетизм бөлімін тереңдете оқытуға байланысты бірнеше қайшылықтар туындап
отыр:
-пән бағдарламасында қойылып отырған тереңдете оқытуға байланысты
туындайтын талаптардың іс жүзінде орындалмауы;
- физиканың Электр және магнетизм бөлімін теориялық тұрғыдан
тереңдете оқытуға арналған материалдар мазмұнының іріктелмеуі;
- Электр және магнетизм бөлімін тереңдете оқытуға мүмкіндік беретін,
арнайы дайындалған зертханалық оқу-құралдарының болмауы;
- Электр және магнетизм бөлімін тереңдете оқытуға байланысты ғылыми
тұрғыда негізделген әдістемелік нұсқаулардың дайындалмауы;
- мектептердегі білім берудің мазмұны мен оқыту әдістемелерінің
дәстүрлі қалыптасқан жағдайдан аса алмай отырғандығы.
Диплом жұмысының мақсаты:
- мектеп физика курсының Электр және магнетизм бөлімінің мазмұнын жан-
жақты талдай отырып, оның теориялық тұстарын тереңдету;
- Электр және магнетизм бөлімін оқытудың тиімді әдістерін ұсыну;
- Электр және магнетизм бөлімін саналы меңгеруді қамтамасыз ететін
зертханалық оқу-құралдарын анықтау.
Тақырыптың ғылыми болжамы: егер білім беру саласы бұрыннан қалыптасып
келген дәстүрлі мұғалім-оқу құралы-оқушы парадигмасынан оқушы-
информациалық орта- мұғалім парадигмасына ауысатын болса, яғни алдыңғы
орынға оқушының білімді саналы игеру әрекеті қойылса, Электр және
магнетизм бөлімі теориялық тұрғыдан тереңдетіліп, оны оқытудың белсенді
әдістерін саралап, тиімді оқу құралдарымен қамтамасыз етілсе, онда
оқушылардың физикалық білімінің деңгейі көтеріліп, олардың шығармашылық
әрекеттерін қалыптастыруға болады.
Зерттеу нысаны: орта мектептерде физика курсын оқыту үрдісі.
Зерттеу пәні: орта мектеп физика курсының Электр және магнетизм
бөліміне теориялық тұрғыдан дифференциалдық түрде талдау жасай отырып,
тереңдете оқыту үрдісі.
Зерттеудің әдіснамалық негізі физиканың негізгі заңдылықтары мен
қағидаларының орындалуына, олардың арасындағы табиғи байланыстарды, әрбір
заңның физикалық мәнін және қолдану аясын терең, жан–жақты ұғып түсіну мен
меңгерудің танымдық теориясына, оқушының білімге бейімделуін және оны
игеруінің психофизиологиялық теориясына, педагогикалық теория мен
практиканың ажырамас бірлігіне, ғылым мен техниканың даму бағытын
айқындаудың философиялық қағидаларына сүйеніп құрылады.
Зерттеудің мақсаты, пәні және ғылыми болжамының негізінде диплом
жұмысының басты міндеттері айқындалады:
негізгі орта мектептің физика курсының Электр және магнетизм бөлімін
тереңдете оқытудың теориялық негізін беру;
физика курсының Электр және магнетизм бөлімінің мазмұнын жетілдіруге
бағытталған материалдарды іріктеу, топтау;
Электр және магнетизм бөлімін оқытуда оқушылардың танымдық әрекетіне
негізделген тиімді әдістерді саралау.
Тақырыптың ғылыми жаңалығы:
физика курсының Электр және магнетизм бөлімін тереңдете оқытудың
теориялық мәселелерінің ғылыми тұрғыдан талдануы.
Диплом жұмысы кірсіпеден, екі бөлімнен, қорытындыдан және пайдаланылған
әдебиеттер тізімінен тұрады.
І. ФИЗИКА САБАҒЫНДА ЭЛЕКТР ЖӘНЕ МАГНЕТИЗМ КУРСЫН ОҚЫТУДЫҢ ӘДІСТЕМЕЛІК
НЕГІЗДЕРІ
1.1 Электр және магнетизм ұғымдарына қысқаша сипаттама.
Электромагниттік өріс жайлы ілімнің негізін М. Фарадей қалады. Ол 1831
жылы электромагниттік индукцияны ашты. 19 ғасырдың 60 жылдары Дж. Максвелл
Фарадейдің әлектромагниттік өріс жайлы көзқарасын онан әрі дамытып, оны
матем. тұрғыдан жетілдірді. 19 ғасырдың екінші жартысында физиканың
техниканы дамытудағы ролі ерекше артты. Электр жайлы ілім байланыс
жұмыстарымен (телефон, телеграф) ғана шектеліп қоймай, энергетикалық
мақсатта да қолданыла бастады. Электромагниттік толқындар сымсыз байланыс
жүйесін (А. С. Попов) дамытуға мүмкіндік беріп, радиобайланыс кең өріс ала
бастады. Техникалық термодинамика іштен жанатын двигателъдердің дамуына
ықпал жасады. Төмен температуралар техникасы пайда болды. Сөйтіп физиканың
жаратылыстану ғылымдарына ықпалы арта бастады.
19 ғасырдың соңында кейбір физиктер физиканың дамуы аяқталды деп
санады. Классикалық Ф-ны кез келген құбылысқа (галактикалардан бастап атом
дүниесіне дейін) пайдаланбақ болу — елеулі қайшылықтарға, тіпті күрделі
қателерге әкеліп соқты. Классикалық физикаға, оның негізгі қағидаларына
ғылми тұрғыдан қарап, өзгеріс енгізу ол кездегі ғалымдарға үлкен қиындыққа
түсті. Дәл осы тұста молекула мен атомның реалдығы жөніндегі қорытындыға
күмәнданған ғалымдар да болды. Тіпті В. Рентген өзі сабақ беретін
факультетте электрон деген сөзді айтуға тыйым салған.
Магнетизм – 1) электр токтарының, токтар мен магниттік моменті бар
денелердің (магниттердің) және магниттердің араларындағы өзара әсерлесудің
ерекше түрі; 2) физиканың осы өзара әсерлесуді және осындай қасиеттер
білінетін заттарды (магнетиктерді) зерттейтін бөлімі. Жалпы түрде
магнетизмді қозғалыстағы электрлік зарядталған бөлшектердің арасындағы
материалдық өзара әсерлесудің ерекше формасы түрінде анықтауға болады.
Кеңістікпен бөлінген денелердің арасында магниттік өзара әсерлесуді
қамтамасыз ететін, оны бір денеден екіншісіне жеткізетін – магнит өрісі. Ол
электр өрісімен қатар, материя қозғалысының электрмагниттік формасы
білінуінің бірі болып табылады. Электр өрісінің көздері электр зарядтары
болып табылса, ал магнит өрісі үшін ондай көздер табиғатта әзірше
анықталмаған. Магнит өрісінің көзі – қозғалыстағы электрлік заряд, яғни
электр тогы. Сыртқы магнит өрісінің заттарға тигізетін негізгі екі түрлі
эффектісі (әсері) белгілі: 1) Фарадейдің электрмагниттік индукция заңы
бойынша, сыртқы магнит өрісі затта әрқашанда индукциялық ток тудырады және
бұл токтың магнит өрісінің бағыты бастапқы магнит өрісіне қарсы бағытталады
(Ленц ережесі). Сондықтан, заттың сыртқы өріс тудырған магниттік моменті
сыртқы өріске қарама-қарсы бағытталады; 2) егер атомның магниттік моменті 0-
ден өзгеше болса (спиндік, орбиталдық немесе спин-орбиталдық), онда сыртқы
өріс оны өз бағыты бойынша бағдарлауға ұмтылады. Нәтижесінде, магнит
өрісіне параллель магниттік момент пайда болады, ол парамагниттік деп
аталады. Атомдық магниттік моменттері бір-біріне параллель бағдарланған
заттар ферромагнетиктер (ферромагниттер), ал осыған сәйкес іргелес атомдық
моменттері антипараллель орналасқан заттар – антиферромагнетиктер
(антиферромагниттер) деп аталады. Заттардың магниттік қасиеттерін
қарастырғанда “магнетик” деп аталатын жалпылама термин пайдаланылады.
Заттардың магниттік қасиеттері оларды құрайтын бөлшектердің магнетизмімен
анықталады. Магнит өрісі – қозғалыстағы электр зарядтары мен магниттік
моменті бар денелерге (олардың қозғалыстағы күйіне тәуелсіз) әсер ететін
күштік өріс. Магнит өрісі магниттік индукция векторымен (В) сипатталады. В-
ның мәні магниттік моменті бар қозғалыстағы электр зарядына және денелерге
өрістің берілген нүктесінде әсер етуші күшті анықтайды. “Магнит өрісі”
терминін 1845 ж. ағылшын физигі Майкл Фарадей енгізген. Макроскопиялық
магнит өрісінің көздері – магниттелген денелер, тогы бар өткізгіштер және
қозғалыстағы зарядталған денелер. Айнымалы магнит өрісі — электр өрісінің,
ал электр өрісі магнит өрісінің уақыт бойынша өзгерісі нәтижесінде пайда
болады. Электр және магнит өрістері, олардың бір-бірімен өзара әсерлері
Максвелл теңдеуімен толық сипатталады. Магнит өрісінің кернеулігі (Н) мен
магнит индукциясы (В) – өрістің күштік сипаттамасы. Кернеулік векторы өріс
пайда болған орта қасиетіне тәуелсіз шама болса, индукция векторы
қарастырылатын денедегі қорытқы өрісті сипаттайды. Сондай-ақ, индукция
векторы магнит өрісінде қозғалған зарядқа әсер ететін күшті, магниттік
моменті бар денеге магнит өрісінің тигізетін әсерін, өріс тарапынан
байқалатын басқа да әсерлерді анықтайды. Табиғатта магнит өрісінің сан
алуан түрі кездеседі. Техникада магниттік дефектоскопия мен бақылаудың
магниттік әдістері кең қолданылыс тапты. Магниттік материалдар генератор,
трансформатор, реле, сондай-ақ магниттік күшейткіштердің, магниттік жады
(есте сақтау) элементтерінің магниттік сымдарын (өткізгіштерін), компас
тілдерін, т.б. магниттік жазу таспаларын жасауда қолданылады.
1.2 Мектеп физика курсы электродинамика бөлімінің теориялық негіздері
Мектеп қабырғасында физика курсын үздіксіз, жүйелі түрде оқып-үйрену
негізінде оқушының логикалық ойлау, ой қорыту қабілетінің қалыптасып,
шығармашылық іс-әрекетінің жан-жақты жетілуіне жағдай туады. Физика курсы
білім берудің мемлекеттік жалпыға міндетті стандартына сәйкес құрыла
отырып, оқушының келешекте игеретін кәсіби дайындығының бастапқы сатысын
құрайды. Орта мектепте оқылатын физика пәнінің осындай мүмкіндіктерін
ескере отырып, оны тиімді оқытудың негізгі мақсаттары айқындалды:
- іргелі физикалық теориялардың бір тұтас жүйесі түрінде көрініс
беретін әлемнің шынайы физикалық бейнесі арқылы оқушының ғылыми
дүниетанымын қалыптастыру; жеке және әлеуметтік мәселелерді шешуге
мүмкіндік туғызатын базалық білім жүйесін қабылдау тәсілдерін үйрету;
Осыған орай төмендегідей міндеттерді де шешу көзделеді: оқушыларды
үздіксіз білім алуға дайындау; оқушының табиғатты біртұтас танып білу
көзқарасын қалыптастыру; оқушының шығармашылық және ойлау қабілетін
дамыту; оларды жедел қарқынмен дамып отырған қоғамда өмір сүруге бейімдеу
мәселелері жүзеге асырылуы тиіс.
Физикалық білім беру мемлекеттік жалпыға міндетті білім стандарты
бойынша жүргізіледі. Қазақстанның мемлекеттік білім стандарты Ресей
мемлекеттік білім стандартымен үндес құрылған. Екі мемлекетте де физика 7-
11сыныптар аралығында оқылады. Қазақстан мектептеріндегі негізі білім
сатысы 7-9 сыныптарда физика пәнінен білім берудің негізгі бағдарламасы
бойынша механика, молекулалық физика және термодинамика, электродинамика,
атомдық физика секілді бөлімдер қамтылады (1-сурет).
Физика пәні әрбір сыныпта аптасына 6 сағаттан беріле отырып, екі оқу
жылында 204 сағатты қамтиды. Мектептің жоғарғы сатысына (10-11-сыныптарда)
физика пәнінің механика, молекулалық физика, электродинамика, кванттық
физика бөлімдері енгізілген. Пәнді оқытуға арналған сағат мөлшері
сыныптардың бағыттарына сәйкес өзгереді. Мәселен, мектептің жаратылыстану
математика бағытындағы 10-сыныпта механика бөліміне 22 сағат, молекулалық
физикаға-28 сағат, электродинамикаға-42сағат (соның ішінде электростатика
және тұрақты электр тоғы 10*2=20сағат, магнит өрісі-8сағат, элетромагнитік
индукция-6 сағат, әртүрлі ортадағы электр тоғы-10сағат барлығы 44сағат)
жоспарланған. Осы бағыттың 11-сыныбында электродинамика бөлімі
электромагниттік тербелістер тақырыбы бойынша 8сағат, айнымалы электр тоғы-
7сағат, элетромагниттік толқындар және радиотехниканың физикалық негіздері-
8сағат, небәрі 23сағат көлемінде өту көзделген, 10-сыныпта физикалық
практикум жоспарланбаған, ол 11-сыныпта өткізуге арналған 6 тақырыптың
екеуі ток көзінің электр қозғаушы күшін екі тәсілмен анықтауға арналған.
Қоғамдық-гуманитарлық бағыттың 10-сыныбына арналған физика курсында
электродинамика бөлімі ескерілмеген, ал 11-сыныбында электродинамика
бөлімін 15 сағат көлемінде өткізу жоспарланған және бірде-бір физикалық
практикум ескерілмеген.
Қоғамдық гуманитарлық бағыттарда аптасына 2 сағаттан, барлығы 68
сағатты құраса, жаратылыстану-математикалық бағыттарда аптасына 6 сағаттан,
оқу жылына 102 сағатты, екі оқу жылында барлығы 204 сағатты құрайды.
Ресей стандарты бойынша білім берудің 1-сатысы 7-8 сыныптардан, 2-
сатысы 9-11 сыныптардан құралады, яғни алғашқы сатыны оқушылар екі жылда,
келесі сатыны үш жылда тамамдайды екен (2-сурет). 1-сатының 7-сынып
көлемінде оқушыларға заттың құрылымы туралы алғашқы мағлұматтар, механика
мен гидростатика және жылу құбылыстары туралы бастапқы түсініктер берілсе,
8-сыныпта электромагниттік құбылыстар мен жарық табиғатын сипаттайтын
процестер оқылады. Мектептің ІІ-сатысының 9-сыны-
бында–механика және молекулалық физика, 10-сыныпта– электродинамика, 11-
сыныпта кванттық физика кеңейтіліп өтіледі. Осы келтірілген деректерден
мектептің екі сатысында да электродинамика молекулалық физикадан кейін
оқылатындығын байқауға болады. Электр, магнетизм және электродинамиканың
негізгі мәселелері 8, 10 және 11-сыныптарда және факультатив сабақтарда
талданады. 8-сыныпта электродинамикаға 32 сағат, ал 10 және 11 сыныптарда
сол үшін 138 сағат бөлінеді. Бұл физикаға бөлінген барлық уақыт бюджетінің
37% құрайды. Осы аралықта оқушылармен 25 сарамандық сабақ (оның тоғызы
барлығына ортақ фронталдық, 16 сабақ-физикалық практикум) ұйымдастырылуға
тиіс. Бұдан байқайтынымыз- Ресей мектептерінің физика курсының құрылымы осы
пәннің Қазақстандық құрылымынан логикалық тұрғыдан қарағанда тиімді және
игеруге қолайлы болып берілгендігі.
Мемлекеттік міндетті білім стандарттарының негізгі міндеті - әрбір
бөлімнің арасында және бөлім ішіндегі тақырыптар арасында ғылыми логикалық
байланыстың болуын қамтамасыз ету. Курстың әрбір бөлімі кезінде жеке-дара,
көптеген талқылануды, талдауды басынан өткізді, жаңа ұғымдармен байытылды,
ғылымның соңғы жетістіктерімен толықтырылды. Осындай терең ойлы
зерттеулердің, ғылыми ізденістердің нәтижесінде электродинамика бөлімінде
қандай мәселелер қарастырылуы тиіс және олар бір-бірімен өзара физикалық
тұрғыдан қарағанда қандай логикалық байланыста болу керектігі анықталып,
электродинамика бөлімі бүгінгі күнгі құрылымдық дәрежесіне ие болып отыр (3-
сурет).
Әлемнің физикалық бейнесі заңдар арқылы сипатталады. Физикалық заңдар
дегеніміз физикалық құбылыстардың белгілі жағдайда туу, орындалу және дамуы
туралы соңғы тұжырым және әртүрлі ережелердің, теоремалар мен принциптердің
жиынтығы. Бүкіл физика әлемі, тіпті барлық іргелі ғылымдар саласы үшін
табиғат заңдары-дүниетанудағы ақиқаттың соңғы сатысы, білім беру ісіндегі
ең маңыздысы. Сондықтан да физикалық заңдарды игеру – олар туралы дұрыс
түсініктің қалыптасуының негізгі алғы шарты. Ендеше физикалық заңдарды
жетік игерудің жолдары мен стратегиясын төмендегідей тұжырымдауға болады.
Физикалық заңдарды жүйелі түрде топтамалау мақсатымен оларды үш топқа
жіктеуге болады:
3-сурет- Физика курсы электродинамика бөлімі құраушыларының өзара
тақырыптық - логикалық байланысы.
- Эксперименталдық түрде дәлелденетін заңдар. Бұл топқа физикалық
құбылысты тәжірибе жүзінде бақылау, талдау, нәтижесін логикалық
тұрғыдан пайымдау барысында қорытылып шығарылатын заңдарды жатқызу
қажет.
- Идеал заңдар. Бұл заңдар тәжірибе арқылы тікелей дәлелдеуге келмейді,
алайда жеткілікті түрде жинақталған факторларға сүйене отырып
дәлелденетін заңдар осы топтың негізін қалайды.
- Теориялық заңдар. Бұл топқа бірінен екіншісі фактілік дәлелдер арқылы
туындайтын заңдар жатқызылады.
Өкінішке орай, қолданыстағы оқулықтарда физикалық заңдарды осылай
топтамалау ескерілмеген. Нәтижесінде, физикалық көзқарасы жаңа ғана
қалыптасып келе жатқан жас жеткіншектер физикалық заңдардың мағынасына
тереңдемей, механикалық түрде, жүйесіз жаттаумен шұғылданады. Осыны
ескеріп, біз өз зерттеуімізде аталмыш топтамалардағы заңдарды оқытудың
төмендегідей әдістерін ұсындық.
Эксперимент нәтижесінде туындаған заңдарды оқыту әдістеріне:
а) тәжірибеге сүйене отырып іздену;,
ә) заңдылықты ауызша талдаудан өткізіп, дәлелдеу;
б) демонстрациялық материалдарды пайдалану арқылы оқыту.
Ал идеал заңдар мен теориялық заңдарды оқыту математикалық тәсілдерді
пайдаланып, оқушыны жаңа заңдылықты дәлелдеп шығуға жетелеу әдісі арқылы
жүзеге асырылады.
Сонымен қатар, физикалық заңдарды оқыту барысында
• физикалық заңдардың орындалу шартын жете және терең түсіну;
• физикалық заңдар арасындағы байланысты жете меңгеру және топтаманың қай
түріне жатқызылатынын анықтау;
• әрбір заңның физикалық мағынасын терең ұғыну;
• әрбір физикалық заңның қолдану аумағын және қандай мәселелермен
құбылыстарды шешуге мүмкіндігі бар екенін білуге көңіл аудара отырып,
сабақты меңгерудің, физикалық заңдылықтарды ұғып-түсінудің үш алғы
шарттарын енгізуді ескердік. Олар- негізгі ұғымдарды айқындау; негізгі
заңдарға қанық болу; негізгі амалдарды жетік меңгеру.
Осы аталған алғы шарттарды үш негіз деп тұжырымдауға толық негіз бар.
Оқыту, білім беру мәселесін өз алдына бір бүтін жүйе деп қарастыратын
болсақ, оның құрамына оқытудың мақсаты, жоспары, оқу материалдары, ұстаздың
іс-әрекеті, оқушының іс-әрекеті және оқытудың нәтижесі жатады. Осындай
жүйенің зерттеу жұмысының ғылыми болжамына сәйкес құрылымдық пішінін және
өзара ішкі логикалық байланысын 4-суреттен көруге болады.
Физиканың электродинамика бөлімін тереңдетіп оқыту барысында негізгі
дидактикалық принциптерге сүйендік. Әсіресе бөлімнің мазмұнын тереңдетуге
арналған материалдардың ғылымилығын, жүйелілігін, көрнекілігін, теорияның
практикамен байланысын және оқытудың деңгейлілігі мен сапалылығын, білімнің
тиянақтылығын және саналы меңгерту мүмкіндігін ескердік.
Оқыту әдісін анықтау және таңдау барысында алдымен сабақтың басты
мақсаты мен негізі міндеттерін айқындап алып, соған байланысты оқушының
танымдық әрекетін дамытуға мүмкіндік беретін әдіс- тәсілдер ойластырылды.
Сабақтың нәтижелі болуының басты кепілі – педагогтың ұстаздық аланты
және адами қасиеті. Қазіргі таңда бұл мәселе ұстаздың
педагогикалық шеберлігі арқылы шешіледі. Ендеше оқыту технологиясының
орынына педогогикалық технология атауының қолданылуы орынды. Сондықтан
педогогикалық технологияны жүйелі категориялардың бірі ретінде қарастыра
отырып, оның анықтамасын білім берудің, оқытудың, оны ұйымдастыру мен
басқарудың рационалдық жолдарын іздеуге және оқу үрдісінде қолдануға
арналған, әлемнің бүтін физикалық бейнесін оқушы санасында жүйелі түрде
қалыптастыруға бағытталған ілім- деп беруге болады. Педагогикалық
технологияны білім берудің философиялық негізіне, қолдану дәрежесіне,
меңгерудің ғылыми концепциясына, құрылымы мен мазмұнына, оқушының танымдық
әрекетін басқару мен оның ұйымдастырылуына, ұстаздың оқушымен арадағы
қатынасына және адами тұлғалық қасиеттеріне байланысты жеті топқа жіктеуге
мүмкіндік бар.
Осылардың бәріне ортақ бір үрдіс бар, ол-проблемалық оқыту. Проблемалық
оқыту дегеніміз ғылымның дайын түсініктерін меңгерту арқылы оқушылардың
өздігінен іздену әрекеттерін жетілдіріуге бағытталған дамыта оқытудың бір
түрі. Кез-келген тақырыпты проблемалық түрде оқыту үшін, оның
дидактикалық қажеттілігі анықталынады. Проблемалық оқытудың нәтижесінде
оқушының санасы, танымдық қажеттілігі оянып, ойлау белсендігі артады.
Проблемалық оқыту туындау үшін проблемалық ситуация қойылуы қажет. Ал
проблемалық ситуация ойлаудың белгілі бір ішкі шарттарына сәйкес пайда
болады. Проблемалық ситуация, ойлау әрекеті секілді, өте күрделі
психологиялық құрылымдарға жатады. Проблемалық ситуацияны жоспарлау-
проблемалық оқытудың ең қиын бөлімі. Әрине, оқушының проблемалық ситуацияны
бірден шешіп жіберуі екі талай. Сондай жағдайда негізгі проблемалық
мәселеге бірте-бірте күрделене түсу арқылы жетуге бағытталған, бірнеше
сатылық дербес ситуация қоюға тура келеді.
Біз осы жоғарыда келтірілген қағидаларға сүйене отырып, физиканың
электродинамика бөлімін оқытуда проблемалық оқытуды кеңінен қолдандық.
Мысалы, магнит индукциясын өлшеу проблемасын қарастыру кезінде түрлі
ситуациялар (жағдаяттар) туғызуға тырыстық. Сол үшін дайындалған,
дидактикалық қажеттілігі күмән туғызбайтын проблемалық тапсырмалардың бір
үлгісі төмендегідей:
- Бір текті тұрақты магнит өрісінің индукциясын таразыны пайдалану
арқылы қалай өлшеуге болады? Тапсырманы шешу барысында туындайтын
проблемалық ситуациялардың бір үлгісі төмендегідей:
1. Таразы нені өлшеуге арналған құрал? - Салмақты.
2. Салмаққа баламалы қандай физикалық шама бар? - Күш.
3. Магнит өрісінде күшті қалай туғызуға болады? - Тоғы бар өткізгішті
өріске орналастыру арқылы.
4. Ол күш қалай аталады? - Ампер күші.
5. Ампер күші магнит индукциясымен қалай байланысады? ,
мұндағы: N-өткізгіштің орам саны; B-магнит индукциясы; -рама
тәріздес оралған өткізгіштің бір қабырғасының ұзындығы; I-өткізгіштегі ток
күші.
7. Бұдан қандай қортындыға келуге болады?
, немесе
1.3 Мектеп физика курсында электр және магнетизмді оқыту әдістемесі
Электр және магнит өрістері-материяның бір түрі. Физика курсында осы
екі өрістің табиғаты мен қасиеттері туралы біршама мағлұматтар беріледі.
Бірақ бұл материалдардың деңгейі мен тереңдігі және жан-жақтылығы физиканы
тереңдете оқыту барысында мүлдем жеткіліксіз. Бір-бірінен айыруға
келмейтін, қағаздың екі беті секілді электродинамикада маңызы ерекше бұл
ұғымдар туралы түсініктерді оқушының санасында берік қалыптастыру шаралары
да оқулықта ескерілмеген. Сол үшін алдымен электр және магнит өрістері
туралы оқушының түсінігін кеңейту мақсатымен олардың негізгі ерекшеліктері
мен айырмашылықтарына жете көңіл аудару қажет. Бұл мәселе 1-кесте бойынша
жүзеге асырылады.
1-кесте-Электр және магнит өрістерінің айырмашылық сипаттары
№№ Электр өрісі Магнит өрісі
1 Электр өрісінің күш сызықтары Магнит өрісінің күш сызықтары
тұйықталмайды. Олар оң зарядтан тоғы бар өткізгішті қоршай
басталып, теріс зарядпен айналатын тұйық қисық
аяқталады. сызықтар.
2 Электр өрісі тыныштықтағы және Магнит өрісі тек қозғалыстағы
қозғалыстағы зарядқа әсер етуші зарядқа әсер етуші күш
күш туғызады. туғызады.
3 Электр өрісінің күш сызықтарының Магнит өрісінің күш
бағыты өріс кернеулігімен сызық-тарының бағыты магнит
бағыттас. индукц-иясының бағытына
перпенди-куляр.
4 Электр өрісі өріс кернеулігімен Магнит өрісі магнит
бағаланады. индукция-сымен бағаланады.
5 Өлшеу бірлігі: Өлшеу бірлігі:
6 Электр өрісінің энергетикалық Магнит өрісінің энергетикалық
қасиеті бар. қасиеті жоқ.
7 Зарядқа әсер етуші күш жұмыс Зарядқа әсер етуші Лоренц
атқарады. күші жұмыс атқармайды.
Дәл осылай өрістің екі түріне ортақ қасиеттерді сипаттайтын тағы бір
кесте беріледі. Электр және магнит өрісі туралы материалды оқыту барысында
осы ұғымдарды іс жүзінде қолдануға арналған көптеген мысалдар дайындалды.
Мысал. Көлбеу бұрышы ( болатын жазықтықта массасы m, заряды q шар
орналасқан (5-сурет). Көлбеу жазықтықты перпендикуляр тесіп өткен магнит
ағынының индукциясы В. Осы шарды радиусы R шеңбер бойымен бір қалыпты
қозғалысқа келтіру үшін оған әсер етуші электр өрісінің бағытын, шамасын,
шардың айналу бағыты мен жылдамдығын анықтау қажет.
Осындай мысалдарды теориялық тұрғыдан талдау электр және магнит
өрістері туралы ұғымды байыта түседі және заряд туралы ұғымға ауысуға негіз
болады.
Электростатиканың негізгі қағидасы болып саналатын Кулон заңы-
вакуумдық кеңістікте, тыныштық күйде орналасқан екі нүктелік зарядтардың
өзара әсерлесуін сипаттайды. Осы заңның қаншалықты әділ екендігіне
оқушылардың көзін жеткізу үшін, Кулон күші ара қашықтықтың квадратына емес,
2±( дәрежесіне тәуелді болса, осы заңдылық орындалар ма еді? –деген күмәнді
сұрақ қоюға болады, яғни
Мұндағы ((0- өте кішкене шама. Кулон заңына байланысты осы пікірдің
қаншалықты дәлелді екендігін білу үшін оған Гаусс теоремасы
тарапынан талдау жүргізіледі.
Зарядталған бөлшектердің электр және магнит өрісіндегі қозғалысын оқыту
үшін мектеп физика курсында мүлдем қарастырылмайтын, әр түрлі бағыттағы бір
текті электр және магнит өрістерінің зарядталған бөлшекке әсерін талдауға
арналған мысалдардың бірі 6-суретте көрсетілген. Параллель жазық екі
пластинаға келтірілген потенциалдар айырымы (+) және (-) таңбаларымен
бейнеленген, яғни, электр өрісінің күш сызықтары жоғарыдан төмен қарай
бағытталған. Магнит өрісінің күш сызықтарының қағаз бетіне (яғни, электр
өрісінің күш сызықтарына) перпендикуляр екендігі (х) белгісі арқылы
суреттелген. Массасы m, заряды q, бастапқы жылдамдығы зарядталған
бөлшек сыртқы әсер болмаса MN- түзуін бойлай қозғалар еді. Электр және
магнит өрісінің бірдей әсері болған жағдайда N нүктесі арқылы шығып кету
үшін, бөлшектің бастапқы жылдамдығы қандай шамада болуы мүмкін? – деген
сұрақты шешу барысында оқушылар мәселеге жан-жақты және терең талдау
жүргізу арқылы оны кеңінен меңгеруге дағдыланады. Соның бірі оқушылардың
ұғымын нақтылай түсу үшін төмендегідей беріледі. Бір текті магнит өрісіне
зарядталған бөлшек магнит индукциясының (B) векторына жылдамдықпен ((
бұрыш жасай кірсін (7а-сурет). Мұндай күрделі процесті сипаттау үшін,
бөлшектің қозғалысы әр түрлі жағдайға байланысты қарапайым түрге келтіріліп
талдау ұсынылады. Осы кездегі бөлшектің қозғалысын магнит индукциясын
немесе жылдамдықты құраушыларға жіктеу арқылы талдау проблемалық оқыту
технологиясы арқылы шешіледі.
Егер екі құраушыға (және) жылдамдық жіктелетін болса, магнит
индукция векторымен В бағыттас болып құраушысын, перпендикуляр
бағытта құраушысын орналастыруға болады. Бұдан кейін өрістің зарядқа
әсері 1-кестеге сүйене отырып табылады. Индукция тарапынан бағыты
бойынша зарядталған бөлшекке ешбір әсер тумайды. Керісінше, оған
перпендикуляр бағытта әсер етуші Лоренц күшінің арқасында зарядталған
бөлшек индукцияға перпендикуляр жазықтықта спираль бойымен қозғалысқа
келеді. Ілгерілеме қозғалысқа бөлшек жылдамдықтың параллель құраушысының
әсерімен ұшыраса, шеңбер бойымен оны магнит өрісі қозғалысқа келтіреді.
Бұлардың әрқайсысы өзара дара қозғалыстар. Құраушылар бірігіп әрекеттенген
кезде, зарядтың қорытқы қозғалысы төбелері тең аралықта (d) орналасқан,
радиусы R, айналу периоды Т шамасына тең спиральға айналады (7ә-сурет):
;
Орта мектепке арналған физика курсының электродинамика бөлімінің
тұрақты ток заңдарын талдауға арналған тақырыптарында тізбектің бөлігі мен
толық тізбек үшін арналған Ом заңдары мен Кирхгофтың ережелері өте қысқа
және қарапайым түрде берілген. Сондықтан тұйық тізбек үшін Ом заңын талдау
кезінде оқушылардың көңілі сыртқы тізбектің ерекшеліктеріне аударылып, ток
көзінің ішкі тізбегі және оған тізбектің тармақтары мен бөліктеріндегі
процестердің әсері ескерілмей, назардан тыс қалған. Тек ішкі тізбектегі
процестермен тереңірек таныстырылған жағдайда ғана, оқушылардың Ом заңы
туралы түсінігін толық және терең қалыптастыруға болады. Осы мәселені
баяндау мақсатымен дайындалған көптеген мысалдардың бірі 8-суретте берілген
тізбекке талдау жүргізу арқылы шешіледі.
Физикалық білімді математикалық дайындықпен байланыстыру мақсатында
бірнеше талдаулар жүргізілді. Солардың бірі- физикалық функцияны белгілі
квадрат теңдеуге келтіру. Мысал. Вертикаль бағытталған бір текті магнит
өрісінде (Ф) горизонталь жазықтықта жылжымайтын A-B, C-D өткізгіштері
орналасқан. Бұл өткізгіштердің үстіне жылжымалы үшінші өткізгіш M-N
(таяқша) қойылады (9-сурет). Жылжымайтын өткізгіштердің А және D ұштарына
кедергісі R болатын қосымша реостат, айырғыш SA және ток көзі Е жалғанады.
Тізбек тұйықталғанша таяқша тыныштық күйін сақтайды. Тізбек тұйықталғаннан
кейін, магнит өрісінде орналасқан тоғы бар өткізгішке Ампер күші әсер
етеді. Оның бағыты сол қол ережесі бойынша табылады, яғни осы күштің
әсерімен MN таяқша оңға қарай қозғалысқа келеді. Соған байланысты, магнит
индукциясының В қандай мәні кезінде MN таяқшаның жылдамдығы максималды
шамаға жетеді? – деген сұрақ қою арқылы келесі негізгі теңдіктер құрылады:
Бұл үш теңдіктерде төрт белгісіз шамалар бар – B, , (, I, яғни
белгісіздердің саны теңдіктердің санынан артық. Проблеманы жасампаздықпен
шешу барысында математика курсынан танымал квадрат теңдеу шығады:
Бұл теңдеу магнит индукциясының шамасына (В) байланысты қарастырылатын
болса, оны бір белгісізі бар екінші дәрежелі теңдеу деп санауға толық негіз
бар:
Теңдеудің дискриминанты болған жағдайда, оның нақты шешімінің бар
екендігі белгілі. Егер дискриминант (0 болса, теңдеудің шешімі болмайды.
Мектеп физика курсында берілетін электр сыйымдылық туралы
түсінік өте қарапайым және таяз, ал конденсатордың зарядталу-разрядталуы
кезінде өтетін физикалық процестер және зарядталған конденсатор мен сыртқы
ток көзі арасындағы энергия алмасуы туралы мағлұмат оқулықта мүлдем
қарастырылмайды. Соған сәйкес, оқушыларды терең ойлауға арналып құрылған
мысалдардың бірі 10-суретте көрсетілген. Тізбектің кедергісі R,
конденсаторлардың сыйымдылығы C1, C2, ток көзінің кернеуі U берілген. Егер
SA1 кілті алдымен тұйықталып, кейін ажыратылса, С1 және С2
конденсаторларының астарларындағы потенциалдар айырымы қалай өзгереді? -
деген сұрақ қою арқылы, ток көзі мен конденсатор арасындағы энергия
алмасуын қызықты және терең түрде кеңінен түсіндіруге болады.
Электродинамика, оптика және кванттық физика арасындағы сабақтастық
фотоэффект құбылысына талдау жүргізу арқылы дәлелденеді. Фотоэлектрлік
құбылыс (фотоэффект) - жарық сәулесінің толқындық және кванттық
қасиеттерінің дәлелі болатын, оның табиғатын танудағы маңызы зор
мәселелердің бірі. Солай бола тұра, осы құбылыс физика курсында жарықтың
металл денеге түскен кезде электрондардың жай ғана бөлініп шығуымен
түсіндіріледі де, кейде Столетов анықтаған заңдармен жалғастырылады. Физика
пәні тереңірек қарастырылатын оқулықтарда электронның металдан шығу шарты
А.Эйнштейннің теңдеуіне сүйену арқылы айқындалады:
.
Мұндағы А0-электронның шығу жұмысы. Іс жүзінде фотоэффект құбылысын
оқыту барысында жарық фотонын қабылдайтын тыныштық күйдегі электрон ба,
еркін электрон ба, әлде байланыстағы электрон ба, бұл жағы оқушыға беймәлім
болып қала берген. Соған сәйкес электронның фотонды қабылдау мәселесіне
аталмыш үш түрлі жағдайға байланысты энергияның сақталу заңы мен қозғалыс
мөлшерінің сақталу заңына сүйене отырып табылған электронның жылдамдықтарын
салыстыру арқылы, теориялық тұрғыдан терең талдау жүргізілді.
Оқушыларға берілетін физикалық білімді терең және саналы меңгертудің
басты кепілі-оқу үрдісін соңғы үлгіде дайындалған зертханалық құралдармен
жабдықтау және оларды кеңінен қолдану. Осыны ескеріп, орта мектептер
көлемінде электродинамика негіздерін оқыту барысында оқушылармен
зертханалық жұмыстарды түрлендіре отырып ұйымдастыруға мүмкіндік беретін
функционалдық мүмкіншіліктері ауқымды, әзірге ешқандай баламасы жоқ екі
бірдей зертханалық құрылғы ұсындық. Алғашқысы-электродинамика, оптика және
кванттық физика арасындағы сабақтастықты жетілдіруге және зарядталған
бөлшектің толқындық қасиетін зерттеуге арналған қондырғы. Қондырғы шыны
ыдыс түрінде жасалған ваннадан (1), оған құйылған мыс купоросының
ерітіндісінен (2) және электродтардан (3,4) тұрады. Сыртқы ток көзі
электролиттік ваннаның электродтарына қосылса, анодтан катодқа бағытталған
электр өрісінің әсерімен оң зарядты мыс иондары үдемелі қозғала отырып,
диафрагманың саңлауынан (7) өте бере дифракцияға ұшырайды. Нәтижесінде
катодқа жеткен иондар жеке-жеке, шеңбер тәрізді сақиналар туғыза
орналасады. Олардың пішіні жарық сәулесінің дөңгелек ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4
І. ФИЗИКА САБАҒЫНДА ЭЛЕКТР ЖӘНЕ МАГНЕТИЗМ КУРСЫН ОҚЫТУДЫҢ ӘДІСТЕМЕЛІК
НЕГІЗДЕРІ
1.1 Электр және магнетизм ұғымдарына қысқаша
сипаттама ... ... ... ... ... ... .. ... ..7
1.2 Мектеп физика курсы электродинамика бөлімінің теориялық
негіздері ... ... 8
1.3 Мектеп физика курсында электр және магнетизмді оқыту
әдістемесі ... ... ..15
ІІ. ЭЛЕКТР ЖӘНЕ МАГНЕТИЗМДІ ОҚЫТУДАҒЫ ФИЗИКАЛЫҚ ЕСЕПТЕРДІҢ МАҢЫЗЫ
2.1 Электр тізбектеріндегі
резонанс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
...21
2.2 Активті және реактивті кедергілерді параллель қосқанда байқалатын
токтардың
резонансы ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ...23
2.3 Электр
өткізгіштік ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ..30
2.4 Магнетизм
теориясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ...35
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .38
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН
ӘДЕБИЕТТЕРТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...40
КІРІСПЕ
Тақырыптың өзектілігі. Дүние жүзілік деңгейге жеткізу мақсатымен
егеменді еліміз соңғы кезде осы саланы қайта құру жағдайын бастан өткізіп
отыр. Әсіресе, жастарға орта білім берудің мазмұны мен түрлері жүйелі түрде
өзгере отырып (лицей, гимназия, колледж т.б.), жоғары сыныптарда бағытты
және тереңдете оқыту мәселелері де қолға алынуда. Орта мектепте
математикалық бағытта терең білім беру мәселесін күшейтуге байланысты,
физика курсының да мазмұнын тереңдете отырып, оқушыларға физикалық білімді
саналы меңгертуді қамтамасыз ету мақсаттары жүзеге аспақ. Болашақ қоғам
мүшелерінің жаратылыстану ғылымдарының негізін толық меңгеріп шығуы қазіргі
заман талабынан туындайтынын ескерсек, оның іргетасы орта мектеп физика
курсын игеруден бастап қаланатыны белгілі.
Қазіргі таңда білім мазмұнын жаңарту, тереңдету және оны саналы
меңгертудің әдіс-тәсілдерін жетілдіру педагогикалық зерттеулер көзіне
айналуда. Олай болса, орта білім берудің негізгі бағытының бірі- оқушыларға
физика курсын тереңдетіп, жетілдіре отырып меңгерту болмақ. Әсіресе, физика
курсының Электр және магнетизм бөлімін мазмұн жағынан және әдістемелік
тұрғыдан тереңдете жетілдірудің маңызы зор.
Қазақстан мемлекеті алдағы уақытта ғылыми-техникалық прогресті
өркендету арқылы нарықтық бәсекеге қабілетті мемлекеттер қатарына қосылу
үшін іргелі ғылыми пәндерді оқыту ісін жетілдіруді білім беру ісінің басты
міндеті деп есептейді. Соған байланысты, осы жұмысты орындау барысында
физиканы оқытуда оның теориялық тұстары мен оқыту әдісін жетілдіруге, соның
ішінде Электр және магнетизм бөлімін оқытуға арналған Ефименко В.Ф.,
Кротов В.М., Сүлеймен С.Д., Снежко М.Я., Перышкин А.В., Пикени А.А. секілді
белгілі әдіскерлердің еңбектерінің негізгі бағыттары мен қағидаларына
сүйенуді жөн көрдік. Ал Қазақстан және Орталық Азия көлеміндегі
Әбілқасымова А.Е., Бабаев Д.Б., Ерматов С.Е., Жаңабергенов Қ.Ж., Кенжебаев
Т.К., Косов В.Н., Мамбетакунов У.Э., Чечин Л.М. сияқты танымал
әдіскерлердің зерттеулері математика мен физиканы оқытудың сан-салалы
мәселелерін шешуге бағытталған. Бұл жұмыстардың қай-қайсысы да орта
мектептегі физика курсын оқытуда оқушылардың танымдық қабілеті мен
белсенділігін арттыру жолдарын зерттеудің басты міндеті етіп қоя білген.
Бірақ, олардың ешқайсысы электродинамика бөлімін тереңдете оқытуды және осы
мәселенің әдістемелік негізін қалауды алдына мақсат етіп қоймаған.
Қазіргі кезеңде физика ғылымының негізінде өрбіген жаңа техникалық
бағыттардың (электроника, автоматика, томография, робот техникасы, есептеу
машиналары,...) барлығы дерлік электрлік құбылыстарды кеңінен қолдану
арқылы ғана бүгінгі деңгейге көтеріле алды. Сондықтан да бұл үрдіс
болашақта жоғарғы қарқынмен дами түспек. Осындай күрделі де қиын саланы
теориялық тұрғыдан тереңдете отырып, саналы түрде меңгерту және алған
білімдерін практикада қолдануға жаттықтыру мектеп қабырғасынан бастап қолға
алынуға тиіс. Бұл мәселенің бір саласы- орта мектептегі физика курсының
Электр және магнетизм бөлімін тереңдете оқыту арқылы жүзеге асырылады.
Бірақ, қазіргі таңда мектеп қабырғасында физика курсының Электр және
магнетизм бөлімін тереңдете оқытуға байланысты бірнеше қайшылықтар туындап
отыр:
-пән бағдарламасында қойылып отырған тереңдете оқытуға байланысты
туындайтын талаптардың іс жүзінде орындалмауы;
- физиканың Электр және магнетизм бөлімін теориялық тұрғыдан
тереңдете оқытуға арналған материалдар мазмұнының іріктелмеуі;
- Электр және магнетизм бөлімін тереңдете оқытуға мүмкіндік беретін,
арнайы дайындалған зертханалық оқу-құралдарының болмауы;
- Электр және магнетизм бөлімін тереңдете оқытуға байланысты ғылыми
тұрғыда негізделген әдістемелік нұсқаулардың дайындалмауы;
- мектептердегі білім берудің мазмұны мен оқыту әдістемелерінің
дәстүрлі қалыптасқан жағдайдан аса алмай отырғандығы.
Диплом жұмысының мақсаты:
- мектеп физика курсының Электр және магнетизм бөлімінің мазмұнын жан-
жақты талдай отырып, оның теориялық тұстарын тереңдету;
- Электр және магнетизм бөлімін оқытудың тиімді әдістерін ұсыну;
- Электр және магнетизм бөлімін саналы меңгеруді қамтамасыз ететін
зертханалық оқу-құралдарын анықтау.
Тақырыптың ғылыми болжамы: егер білім беру саласы бұрыннан қалыптасып
келген дәстүрлі мұғалім-оқу құралы-оқушы парадигмасынан оқушы-
информациалық орта- мұғалім парадигмасына ауысатын болса, яғни алдыңғы
орынға оқушының білімді саналы игеру әрекеті қойылса, Электр және
магнетизм бөлімі теориялық тұрғыдан тереңдетіліп, оны оқытудың белсенді
әдістерін саралап, тиімді оқу құралдарымен қамтамасыз етілсе, онда
оқушылардың физикалық білімінің деңгейі көтеріліп, олардың шығармашылық
әрекеттерін қалыптастыруға болады.
Зерттеу нысаны: орта мектептерде физика курсын оқыту үрдісі.
Зерттеу пәні: орта мектеп физика курсының Электр және магнетизм
бөліміне теориялық тұрғыдан дифференциалдық түрде талдау жасай отырып,
тереңдете оқыту үрдісі.
Зерттеудің әдіснамалық негізі физиканың негізгі заңдылықтары мен
қағидаларының орындалуына, олардың арасындағы табиғи байланыстарды, әрбір
заңның физикалық мәнін және қолдану аясын терең, жан–жақты ұғып түсіну мен
меңгерудің танымдық теориясына, оқушының білімге бейімделуін және оны
игеруінің психофизиологиялық теориясына, педагогикалық теория мен
практиканың ажырамас бірлігіне, ғылым мен техниканың даму бағытын
айқындаудың философиялық қағидаларына сүйеніп құрылады.
Зерттеудің мақсаты, пәні және ғылыми болжамының негізінде диплом
жұмысының басты міндеттері айқындалады:
негізгі орта мектептің физика курсының Электр және магнетизм бөлімін
тереңдете оқытудың теориялық негізін беру;
физика курсының Электр және магнетизм бөлімінің мазмұнын жетілдіруге
бағытталған материалдарды іріктеу, топтау;
Электр және магнетизм бөлімін оқытуда оқушылардың танымдық әрекетіне
негізделген тиімді әдістерді саралау.
Тақырыптың ғылыми жаңалығы:
физика курсының Электр және магнетизм бөлімін тереңдете оқытудың
теориялық мәселелерінің ғылыми тұрғыдан талдануы.
Диплом жұмысы кірсіпеден, екі бөлімнен, қорытындыдан және пайдаланылған
әдебиеттер тізімінен тұрады.
І. ФИЗИКА САБАҒЫНДА ЭЛЕКТР ЖӘНЕ МАГНЕТИЗМ КУРСЫН ОҚЫТУДЫҢ ӘДІСТЕМЕЛІК
НЕГІЗДЕРІ
1.1 Электр және магнетизм ұғымдарына қысқаша сипаттама.
Электромагниттік өріс жайлы ілімнің негізін М. Фарадей қалады. Ол 1831
жылы электромагниттік индукцияны ашты. 19 ғасырдың 60 жылдары Дж. Максвелл
Фарадейдің әлектромагниттік өріс жайлы көзқарасын онан әрі дамытып, оны
матем. тұрғыдан жетілдірді. 19 ғасырдың екінші жартысында физиканың
техниканы дамытудағы ролі ерекше артты. Электр жайлы ілім байланыс
жұмыстарымен (телефон, телеграф) ғана шектеліп қоймай, энергетикалық
мақсатта да қолданыла бастады. Электромагниттік толқындар сымсыз байланыс
жүйесін (А. С. Попов) дамытуға мүмкіндік беріп, радиобайланыс кең өріс ала
бастады. Техникалық термодинамика іштен жанатын двигателъдердің дамуына
ықпал жасады. Төмен температуралар техникасы пайда болды. Сөйтіп физиканың
жаратылыстану ғылымдарына ықпалы арта бастады.
19 ғасырдың соңында кейбір физиктер физиканың дамуы аяқталды деп
санады. Классикалық Ф-ны кез келген құбылысқа (галактикалардан бастап атом
дүниесіне дейін) пайдаланбақ болу — елеулі қайшылықтарға, тіпті күрделі
қателерге әкеліп соқты. Классикалық физикаға, оның негізгі қағидаларына
ғылми тұрғыдан қарап, өзгеріс енгізу ол кездегі ғалымдарға үлкен қиындыққа
түсті. Дәл осы тұста молекула мен атомның реалдығы жөніндегі қорытындыға
күмәнданған ғалымдар да болды. Тіпті В. Рентген өзі сабақ беретін
факультетте электрон деген сөзді айтуға тыйым салған.
Магнетизм – 1) электр токтарының, токтар мен магниттік моменті бар
денелердің (магниттердің) және магниттердің араларындағы өзара әсерлесудің
ерекше түрі; 2) физиканың осы өзара әсерлесуді және осындай қасиеттер
білінетін заттарды (магнетиктерді) зерттейтін бөлімі. Жалпы түрде
магнетизмді қозғалыстағы электрлік зарядталған бөлшектердің арасындағы
материалдық өзара әсерлесудің ерекше формасы түрінде анықтауға болады.
Кеңістікпен бөлінген денелердің арасында магниттік өзара әсерлесуді
қамтамасыз ететін, оны бір денеден екіншісіне жеткізетін – магнит өрісі. Ол
электр өрісімен қатар, материя қозғалысының электрмагниттік формасы
білінуінің бірі болып табылады. Электр өрісінің көздері электр зарядтары
болып табылса, ал магнит өрісі үшін ондай көздер табиғатта әзірше
анықталмаған. Магнит өрісінің көзі – қозғалыстағы электрлік заряд, яғни
электр тогы. Сыртқы магнит өрісінің заттарға тигізетін негізгі екі түрлі
эффектісі (әсері) белгілі: 1) Фарадейдің электрмагниттік индукция заңы
бойынша, сыртқы магнит өрісі затта әрқашанда индукциялық ток тудырады және
бұл токтың магнит өрісінің бағыты бастапқы магнит өрісіне қарсы бағытталады
(Ленц ережесі). Сондықтан, заттың сыртқы өріс тудырған магниттік моменті
сыртқы өріске қарама-қарсы бағытталады; 2) егер атомның магниттік моменті 0-
ден өзгеше болса (спиндік, орбиталдық немесе спин-орбиталдық), онда сыртқы
өріс оны өз бағыты бойынша бағдарлауға ұмтылады. Нәтижесінде, магнит
өрісіне параллель магниттік момент пайда болады, ол парамагниттік деп
аталады. Атомдық магниттік моменттері бір-біріне параллель бағдарланған
заттар ферромагнетиктер (ферромагниттер), ал осыған сәйкес іргелес атомдық
моменттері антипараллель орналасқан заттар – антиферромагнетиктер
(антиферромагниттер) деп аталады. Заттардың магниттік қасиеттерін
қарастырғанда “магнетик” деп аталатын жалпылама термин пайдаланылады.
Заттардың магниттік қасиеттері оларды құрайтын бөлшектердің магнетизмімен
анықталады. Магнит өрісі – қозғалыстағы электр зарядтары мен магниттік
моменті бар денелерге (олардың қозғалыстағы күйіне тәуелсіз) әсер ететін
күштік өріс. Магнит өрісі магниттік индукция векторымен (В) сипатталады. В-
ның мәні магниттік моменті бар қозғалыстағы электр зарядына және денелерге
өрістің берілген нүктесінде әсер етуші күшті анықтайды. “Магнит өрісі”
терминін 1845 ж. ағылшын физигі Майкл Фарадей енгізген. Макроскопиялық
магнит өрісінің көздері – магниттелген денелер, тогы бар өткізгіштер және
қозғалыстағы зарядталған денелер. Айнымалы магнит өрісі — электр өрісінің,
ал электр өрісі магнит өрісінің уақыт бойынша өзгерісі нәтижесінде пайда
болады. Электр және магнит өрістері, олардың бір-бірімен өзара әсерлері
Максвелл теңдеуімен толық сипатталады. Магнит өрісінің кернеулігі (Н) мен
магнит индукциясы (В) – өрістің күштік сипаттамасы. Кернеулік векторы өріс
пайда болған орта қасиетіне тәуелсіз шама болса, индукция векторы
қарастырылатын денедегі қорытқы өрісті сипаттайды. Сондай-ақ, индукция
векторы магнит өрісінде қозғалған зарядқа әсер ететін күшті, магниттік
моменті бар денеге магнит өрісінің тигізетін әсерін, өріс тарапынан
байқалатын басқа да әсерлерді анықтайды. Табиғатта магнит өрісінің сан
алуан түрі кездеседі. Техникада магниттік дефектоскопия мен бақылаудың
магниттік әдістері кең қолданылыс тапты. Магниттік материалдар генератор,
трансформатор, реле, сондай-ақ магниттік күшейткіштердің, магниттік жады
(есте сақтау) элементтерінің магниттік сымдарын (өткізгіштерін), компас
тілдерін, т.б. магниттік жазу таспаларын жасауда қолданылады.
1.2 Мектеп физика курсы электродинамика бөлімінің теориялық негіздері
Мектеп қабырғасында физика курсын үздіксіз, жүйелі түрде оқып-үйрену
негізінде оқушының логикалық ойлау, ой қорыту қабілетінің қалыптасып,
шығармашылық іс-әрекетінің жан-жақты жетілуіне жағдай туады. Физика курсы
білім берудің мемлекеттік жалпыға міндетті стандартына сәйкес құрыла
отырып, оқушының келешекте игеретін кәсіби дайындығының бастапқы сатысын
құрайды. Орта мектепте оқылатын физика пәнінің осындай мүмкіндіктерін
ескере отырып, оны тиімді оқытудың негізгі мақсаттары айқындалды:
- іргелі физикалық теориялардың бір тұтас жүйесі түрінде көрініс
беретін әлемнің шынайы физикалық бейнесі арқылы оқушының ғылыми
дүниетанымын қалыптастыру; жеке және әлеуметтік мәселелерді шешуге
мүмкіндік туғызатын базалық білім жүйесін қабылдау тәсілдерін үйрету;
Осыған орай төмендегідей міндеттерді де шешу көзделеді: оқушыларды
үздіксіз білім алуға дайындау; оқушының табиғатты біртұтас танып білу
көзқарасын қалыптастыру; оқушының шығармашылық және ойлау қабілетін
дамыту; оларды жедел қарқынмен дамып отырған қоғамда өмір сүруге бейімдеу
мәселелері жүзеге асырылуы тиіс.
Физикалық білім беру мемлекеттік жалпыға міндетті білім стандарты
бойынша жүргізіледі. Қазақстанның мемлекеттік білім стандарты Ресей
мемлекеттік білім стандартымен үндес құрылған. Екі мемлекетте де физика 7-
11сыныптар аралығында оқылады. Қазақстан мектептеріндегі негізі білім
сатысы 7-9 сыныптарда физика пәнінен білім берудің негізгі бағдарламасы
бойынша механика, молекулалық физика және термодинамика, электродинамика,
атомдық физика секілді бөлімдер қамтылады (1-сурет).
Физика пәні әрбір сыныпта аптасына 6 сағаттан беріле отырып, екі оқу
жылында 204 сағатты қамтиды. Мектептің жоғарғы сатысына (10-11-сыныптарда)
физика пәнінің механика, молекулалық физика, электродинамика, кванттық
физика бөлімдері енгізілген. Пәнді оқытуға арналған сағат мөлшері
сыныптардың бағыттарына сәйкес өзгереді. Мәселен, мектептің жаратылыстану
математика бағытындағы 10-сыныпта механика бөліміне 22 сағат, молекулалық
физикаға-28 сағат, электродинамикаға-42сағат (соның ішінде электростатика
және тұрақты электр тоғы 10*2=20сағат, магнит өрісі-8сағат, элетромагнитік
индукция-6 сағат, әртүрлі ортадағы электр тоғы-10сағат барлығы 44сағат)
жоспарланған. Осы бағыттың 11-сыныбында электродинамика бөлімі
электромагниттік тербелістер тақырыбы бойынша 8сағат, айнымалы электр тоғы-
7сағат, элетромагниттік толқындар және радиотехниканың физикалық негіздері-
8сағат, небәрі 23сағат көлемінде өту көзделген, 10-сыныпта физикалық
практикум жоспарланбаған, ол 11-сыныпта өткізуге арналған 6 тақырыптың
екеуі ток көзінің электр қозғаушы күшін екі тәсілмен анықтауға арналған.
Қоғамдық-гуманитарлық бағыттың 10-сыныбына арналған физика курсында
электродинамика бөлімі ескерілмеген, ал 11-сыныбында электродинамика
бөлімін 15 сағат көлемінде өткізу жоспарланған және бірде-бір физикалық
практикум ескерілмеген.
Қоғамдық гуманитарлық бағыттарда аптасына 2 сағаттан, барлығы 68
сағатты құраса, жаратылыстану-математикалық бағыттарда аптасына 6 сағаттан,
оқу жылына 102 сағатты, екі оқу жылында барлығы 204 сағатты құрайды.
Ресей стандарты бойынша білім берудің 1-сатысы 7-8 сыныптардан, 2-
сатысы 9-11 сыныптардан құралады, яғни алғашқы сатыны оқушылар екі жылда,
келесі сатыны үш жылда тамамдайды екен (2-сурет). 1-сатының 7-сынып
көлемінде оқушыларға заттың құрылымы туралы алғашқы мағлұматтар, механика
мен гидростатика және жылу құбылыстары туралы бастапқы түсініктер берілсе,
8-сыныпта электромагниттік құбылыстар мен жарық табиғатын сипаттайтын
процестер оқылады. Мектептің ІІ-сатысының 9-сыны-
бында–механика және молекулалық физика, 10-сыныпта– электродинамика, 11-
сыныпта кванттық физика кеңейтіліп өтіледі. Осы келтірілген деректерден
мектептің екі сатысында да электродинамика молекулалық физикадан кейін
оқылатындығын байқауға болады. Электр, магнетизм және электродинамиканың
негізгі мәселелері 8, 10 және 11-сыныптарда және факультатив сабақтарда
талданады. 8-сыныпта электродинамикаға 32 сағат, ал 10 және 11 сыныптарда
сол үшін 138 сағат бөлінеді. Бұл физикаға бөлінген барлық уақыт бюджетінің
37% құрайды. Осы аралықта оқушылармен 25 сарамандық сабақ (оның тоғызы
барлығына ортақ фронталдық, 16 сабақ-физикалық практикум) ұйымдастырылуға
тиіс. Бұдан байқайтынымыз- Ресей мектептерінің физика курсының құрылымы осы
пәннің Қазақстандық құрылымынан логикалық тұрғыдан қарағанда тиімді және
игеруге қолайлы болып берілгендігі.
Мемлекеттік міндетті білім стандарттарының негізгі міндеті - әрбір
бөлімнің арасында және бөлім ішіндегі тақырыптар арасында ғылыми логикалық
байланыстың болуын қамтамасыз ету. Курстың әрбір бөлімі кезінде жеке-дара,
көптеген талқылануды, талдауды басынан өткізді, жаңа ұғымдармен байытылды,
ғылымның соңғы жетістіктерімен толықтырылды. Осындай терең ойлы
зерттеулердің, ғылыми ізденістердің нәтижесінде электродинамика бөлімінде
қандай мәселелер қарастырылуы тиіс және олар бір-бірімен өзара физикалық
тұрғыдан қарағанда қандай логикалық байланыста болу керектігі анықталып,
электродинамика бөлімі бүгінгі күнгі құрылымдық дәрежесіне ие болып отыр (3-
сурет).
Әлемнің физикалық бейнесі заңдар арқылы сипатталады. Физикалық заңдар
дегеніміз физикалық құбылыстардың белгілі жағдайда туу, орындалу және дамуы
туралы соңғы тұжырым және әртүрлі ережелердің, теоремалар мен принциптердің
жиынтығы. Бүкіл физика әлемі, тіпті барлық іргелі ғылымдар саласы үшін
табиғат заңдары-дүниетанудағы ақиқаттың соңғы сатысы, білім беру ісіндегі
ең маңыздысы. Сондықтан да физикалық заңдарды игеру – олар туралы дұрыс
түсініктің қалыптасуының негізгі алғы шарты. Ендеше физикалық заңдарды
жетік игерудің жолдары мен стратегиясын төмендегідей тұжырымдауға болады.
Физикалық заңдарды жүйелі түрде топтамалау мақсатымен оларды үш топқа
жіктеуге болады:
3-сурет- Физика курсы электродинамика бөлімі құраушыларының өзара
тақырыптық - логикалық байланысы.
- Эксперименталдық түрде дәлелденетін заңдар. Бұл топқа физикалық
құбылысты тәжірибе жүзінде бақылау, талдау, нәтижесін логикалық
тұрғыдан пайымдау барысында қорытылып шығарылатын заңдарды жатқызу
қажет.
- Идеал заңдар. Бұл заңдар тәжірибе арқылы тікелей дәлелдеуге келмейді,
алайда жеткілікті түрде жинақталған факторларға сүйене отырып
дәлелденетін заңдар осы топтың негізін қалайды.
- Теориялық заңдар. Бұл топқа бірінен екіншісі фактілік дәлелдер арқылы
туындайтын заңдар жатқызылады.
Өкінішке орай, қолданыстағы оқулықтарда физикалық заңдарды осылай
топтамалау ескерілмеген. Нәтижесінде, физикалық көзқарасы жаңа ғана
қалыптасып келе жатқан жас жеткіншектер физикалық заңдардың мағынасына
тереңдемей, механикалық түрде, жүйесіз жаттаумен шұғылданады. Осыны
ескеріп, біз өз зерттеуімізде аталмыш топтамалардағы заңдарды оқытудың
төмендегідей әдістерін ұсындық.
Эксперимент нәтижесінде туындаған заңдарды оқыту әдістеріне:
а) тәжірибеге сүйене отырып іздену;,
ә) заңдылықты ауызша талдаудан өткізіп, дәлелдеу;
б) демонстрациялық материалдарды пайдалану арқылы оқыту.
Ал идеал заңдар мен теориялық заңдарды оқыту математикалық тәсілдерді
пайдаланып, оқушыны жаңа заңдылықты дәлелдеп шығуға жетелеу әдісі арқылы
жүзеге асырылады.
Сонымен қатар, физикалық заңдарды оқыту барысында
• физикалық заңдардың орындалу шартын жете және терең түсіну;
• физикалық заңдар арасындағы байланысты жете меңгеру және топтаманың қай
түріне жатқызылатынын анықтау;
• әрбір заңның физикалық мағынасын терең ұғыну;
• әрбір физикалық заңның қолдану аумағын және қандай мәселелермен
құбылыстарды шешуге мүмкіндігі бар екенін білуге көңіл аудара отырып,
сабақты меңгерудің, физикалық заңдылықтарды ұғып-түсінудің үш алғы
шарттарын енгізуді ескердік. Олар- негізгі ұғымдарды айқындау; негізгі
заңдарға қанық болу; негізгі амалдарды жетік меңгеру.
Осы аталған алғы шарттарды үш негіз деп тұжырымдауға толық негіз бар.
Оқыту, білім беру мәселесін өз алдына бір бүтін жүйе деп қарастыратын
болсақ, оның құрамына оқытудың мақсаты, жоспары, оқу материалдары, ұстаздың
іс-әрекеті, оқушының іс-әрекеті және оқытудың нәтижесі жатады. Осындай
жүйенің зерттеу жұмысының ғылыми болжамына сәйкес құрылымдық пішінін және
өзара ішкі логикалық байланысын 4-суреттен көруге болады.
Физиканың электродинамика бөлімін тереңдетіп оқыту барысында негізгі
дидактикалық принциптерге сүйендік. Әсіресе бөлімнің мазмұнын тереңдетуге
арналған материалдардың ғылымилығын, жүйелілігін, көрнекілігін, теорияның
практикамен байланысын және оқытудың деңгейлілігі мен сапалылығын, білімнің
тиянақтылығын және саналы меңгерту мүмкіндігін ескердік.
Оқыту әдісін анықтау және таңдау барысында алдымен сабақтың басты
мақсаты мен негізі міндеттерін айқындап алып, соған байланысты оқушының
танымдық әрекетін дамытуға мүмкіндік беретін әдіс- тәсілдер ойластырылды.
Сабақтың нәтижелі болуының басты кепілі – педагогтың ұстаздық аланты
және адами қасиеті. Қазіргі таңда бұл мәселе ұстаздың
педагогикалық шеберлігі арқылы шешіледі. Ендеше оқыту технологиясының
орынына педогогикалық технология атауының қолданылуы орынды. Сондықтан
педогогикалық технологияны жүйелі категориялардың бірі ретінде қарастыра
отырып, оның анықтамасын білім берудің, оқытудың, оны ұйымдастыру мен
басқарудың рационалдық жолдарын іздеуге және оқу үрдісінде қолдануға
арналған, әлемнің бүтін физикалық бейнесін оқушы санасында жүйелі түрде
қалыптастыруға бағытталған ілім- деп беруге болады. Педагогикалық
технологияны білім берудің философиялық негізіне, қолдану дәрежесіне,
меңгерудің ғылыми концепциясына, құрылымы мен мазмұнына, оқушының танымдық
әрекетін басқару мен оның ұйымдастырылуына, ұстаздың оқушымен арадағы
қатынасына және адами тұлғалық қасиеттеріне байланысты жеті топқа жіктеуге
мүмкіндік бар.
Осылардың бәріне ортақ бір үрдіс бар, ол-проблемалық оқыту. Проблемалық
оқыту дегеніміз ғылымның дайын түсініктерін меңгерту арқылы оқушылардың
өздігінен іздену әрекеттерін жетілдіріуге бағытталған дамыта оқытудың бір
түрі. Кез-келген тақырыпты проблемалық түрде оқыту үшін, оның
дидактикалық қажеттілігі анықталынады. Проблемалық оқытудың нәтижесінде
оқушының санасы, танымдық қажеттілігі оянып, ойлау белсендігі артады.
Проблемалық оқыту туындау үшін проблемалық ситуация қойылуы қажет. Ал
проблемалық ситуация ойлаудың белгілі бір ішкі шарттарына сәйкес пайда
болады. Проблемалық ситуация, ойлау әрекеті секілді, өте күрделі
психологиялық құрылымдарға жатады. Проблемалық ситуацияны жоспарлау-
проблемалық оқытудың ең қиын бөлімі. Әрине, оқушының проблемалық ситуацияны
бірден шешіп жіберуі екі талай. Сондай жағдайда негізгі проблемалық
мәселеге бірте-бірте күрделене түсу арқылы жетуге бағытталған, бірнеше
сатылық дербес ситуация қоюға тура келеді.
Біз осы жоғарыда келтірілген қағидаларға сүйене отырып, физиканың
электродинамика бөлімін оқытуда проблемалық оқытуды кеңінен қолдандық.
Мысалы, магнит индукциясын өлшеу проблемасын қарастыру кезінде түрлі
ситуациялар (жағдаяттар) туғызуға тырыстық. Сол үшін дайындалған,
дидактикалық қажеттілігі күмән туғызбайтын проблемалық тапсырмалардың бір
үлгісі төмендегідей:
- Бір текті тұрақты магнит өрісінің индукциясын таразыны пайдалану
арқылы қалай өлшеуге болады? Тапсырманы шешу барысында туындайтын
проблемалық ситуациялардың бір үлгісі төмендегідей:
1. Таразы нені өлшеуге арналған құрал? - Салмақты.
2. Салмаққа баламалы қандай физикалық шама бар? - Күш.
3. Магнит өрісінде күшті қалай туғызуға болады? - Тоғы бар өткізгішті
өріске орналастыру арқылы.
4. Ол күш қалай аталады? - Ампер күші.
5. Ампер күші магнит индукциясымен қалай байланысады? ,
мұндағы: N-өткізгіштің орам саны; B-магнит индукциясы; -рама
тәріздес оралған өткізгіштің бір қабырғасының ұзындығы; I-өткізгіштегі ток
күші.
7. Бұдан қандай қортындыға келуге болады?
, немесе
1.3 Мектеп физика курсында электр және магнетизмді оқыту әдістемесі
Электр және магнит өрістері-материяның бір түрі. Физика курсында осы
екі өрістің табиғаты мен қасиеттері туралы біршама мағлұматтар беріледі.
Бірақ бұл материалдардың деңгейі мен тереңдігі және жан-жақтылығы физиканы
тереңдете оқыту барысында мүлдем жеткіліксіз. Бір-бірінен айыруға
келмейтін, қағаздың екі беті секілді электродинамикада маңызы ерекше бұл
ұғымдар туралы түсініктерді оқушының санасында берік қалыптастыру шаралары
да оқулықта ескерілмеген. Сол үшін алдымен электр және магнит өрістері
туралы оқушының түсінігін кеңейту мақсатымен олардың негізгі ерекшеліктері
мен айырмашылықтарына жете көңіл аудару қажет. Бұл мәселе 1-кесте бойынша
жүзеге асырылады.
1-кесте-Электр және магнит өрістерінің айырмашылық сипаттары
№№ Электр өрісі Магнит өрісі
1 Электр өрісінің күш сызықтары Магнит өрісінің күш сызықтары
тұйықталмайды. Олар оң зарядтан тоғы бар өткізгішті қоршай
басталып, теріс зарядпен айналатын тұйық қисық
аяқталады. сызықтар.
2 Электр өрісі тыныштықтағы және Магнит өрісі тек қозғалыстағы
қозғалыстағы зарядқа әсер етуші зарядқа әсер етуші күш
күш туғызады. туғызады.
3 Электр өрісінің күш сызықтарының Магнит өрісінің күш
бағыты өріс кернеулігімен сызық-тарының бағыты магнит
бағыттас. индукц-иясының бағытына
перпенди-куляр.
4 Электр өрісі өріс кернеулігімен Магнит өрісі магнит
бағаланады. индукция-сымен бағаланады.
5 Өлшеу бірлігі: Өлшеу бірлігі:
6 Электр өрісінің энергетикалық Магнит өрісінің энергетикалық
қасиеті бар. қасиеті жоқ.
7 Зарядқа әсер етуші күш жұмыс Зарядқа әсер етуші Лоренц
атқарады. күші жұмыс атқармайды.
Дәл осылай өрістің екі түріне ортақ қасиеттерді сипаттайтын тағы бір
кесте беріледі. Электр және магнит өрісі туралы материалды оқыту барысында
осы ұғымдарды іс жүзінде қолдануға арналған көптеген мысалдар дайындалды.
Мысал. Көлбеу бұрышы ( болатын жазықтықта массасы m, заряды q шар
орналасқан (5-сурет). Көлбеу жазықтықты перпендикуляр тесіп өткен магнит
ағынының индукциясы В. Осы шарды радиусы R шеңбер бойымен бір қалыпты
қозғалысқа келтіру үшін оған әсер етуші электр өрісінің бағытын, шамасын,
шардың айналу бағыты мен жылдамдығын анықтау қажет.
Осындай мысалдарды теориялық тұрғыдан талдау электр және магнит
өрістері туралы ұғымды байыта түседі және заряд туралы ұғымға ауысуға негіз
болады.
Электростатиканың негізгі қағидасы болып саналатын Кулон заңы-
вакуумдық кеңістікте, тыныштық күйде орналасқан екі нүктелік зарядтардың
өзара әсерлесуін сипаттайды. Осы заңның қаншалықты әділ екендігіне
оқушылардың көзін жеткізу үшін, Кулон күші ара қашықтықтың квадратына емес,
2±( дәрежесіне тәуелді болса, осы заңдылық орындалар ма еді? –деген күмәнді
сұрақ қоюға болады, яғни
Мұндағы ((0- өте кішкене шама. Кулон заңына байланысты осы пікірдің
қаншалықты дәлелді екендігін білу үшін оған Гаусс теоремасы
тарапынан талдау жүргізіледі.
Зарядталған бөлшектердің электр және магнит өрісіндегі қозғалысын оқыту
үшін мектеп физика курсында мүлдем қарастырылмайтын, әр түрлі бағыттағы бір
текті электр және магнит өрістерінің зарядталған бөлшекке әсерін талдауға
арналған мысалдардың бірі 6-суретте көрсетілген. Параллель жазық екі
пластинаға келтірілген потенциалдар айырымы (+) және (-) таңбаларымен
бейнеленген, яғни, электр өрісінің күш сызықтары жоғарыдан төмен қарай
бағытталған. Магнит өрісінің күш сызықтарының қағаз бетіне (яғни, электр
өрісінің күш сызықтарына) перпендикуляр екендігі (х) белгісі арқылы
суреттелген. Массасы m, заряды q, бастапқы жылдамдығы зарядталған
бөлшек сыртқы әсер болмаса MN- түзуін бойлай қозғалар еді. Электр және
магнит өрісінің бірдей әсері болған жағдайда N нүктесі арқылы шығып кету
үшін, бөлшектің бастапқы жылдамдығы қандай шамада болуы мүмкін? – деген
сұрақты шешу барысында оқушылар мәселеге жан-жақты және терең талдау
жүргізу арқылы оны кеңінен меңгеруге дағдыланады. Соның бірі оқушылардың
ұғымын нақтылай түсу үшін төмендегідей беріледі. Бір текті магнит өрісіне
зарядталған бөлшек магнит индукциясының (B) векторына жылдамдықпен ((
бұрыш жасай кірсін (7а-сурет). Мұндай күрделі процесті сипаттау үшін,
бөлшектің қозғалысы әр түрлі жағдайға байланысты қарапайым түрге келтіріліп
талдау ұсынылады. Осы кездегі бөлшектің қозғалысын магнит индукциясын
немесе жылдамдықты құраушыларға жіктеу арқылы талдау проблемалық оқыту
технологиясы арқылы шешіледі.
Егер екі құраушыға (және) жылдамдық жіктелетін болса, магнит
индукция векторымен В бағыттас болып құраушысын, перпендикуляр
бағытта құраушысын орналастыруға болады. Бұдан кейін өрістің зарядқа
әсері 1-кестеге сүйене отырып табылады. Индукция тарапынан бағыты
бойынша зарядталған бөлшекке ешбір әсер тумайды. Керісінше, оған
перпендикуляр бағытта әсер етуші Лоренц күшінің арқасында зарядталған
бөлшек индукцияға перпендикуляр жазықтықта спираль бойымен қозғалысқа
келеді. Ілгерілеме қозғалысқа бөлшек жылдамдықтың параллель құраушысының
әсерімен ұшыраса, шеңбер бойымен оны магнит өрісі қозғалысқа келтіреді.
Бұлардың әрқайсысы өзара дара қозғалыстар. Құраушылар бірігіп әрекеттенген
кезде, зарядтың қорытқы қозғалысы төбелері тең аралықта (d) орналасқан,
радиусы R, айналу периоды Т шамасына тең спиральға айналады (7ә-сурет):
;
Орта мектепке арналған физика курсының электродинамика бөлімінің
тұрақты ток заңдарын талдауға арналған тақырыптарында тізбектің бөлігі мен
толық тізбек үшін арналған Ом заңдары мен Кирхгофтың ережелері өте қысқа
және қарапайым түрде берілген. Сондықтан тұйық тізбек үшін Ом заңын талдау
кезінде оқушылардың көңілі сыртқы тізбектің ерекшеліктеріне аударылып, ток
көзінің ішкі тізбегі және оған тізбектің тармақтары мен бөліктеріндегі
процестердің әсері ескерілмей, назардан тыс қалған. Тек ішкі тізбектегі
процестермен тереңірек таныстырылған жағдайда ғана, оқушылардың Ом заңы
туралы түсінігін толық және терең қалыптастыруға болады. Осы мәселені
баяндау мақсатымен дайындалған көптеген мысалдардың бірі 8-суретте берілген
тізбекке талдау жүргізу арқылы шешіледі.
Физикалық білімді математикалық дайындықпен байланыстыру мақсатында
бірнеше талдаулар жүргізілді. Солардың бірі- физикалық функцияны белгілі
квадрат теңдеуге келтіру. Мысал. Вертикаль бағытталған бір текті магнит
өрісінде (Ф) горизонталь жазықтықта жылжымайтын A-B, C-D өткізгіштері
орналасқан. Бұл өткізгіштердің үстіне жылжымалы үшінші өткізгіш M-N
(таяқша) қойылады (9-сурет). Жылжымайтын өткізгіштердің А және D ұштарына
кедергісі R болатын қосымша реостат, айырғыш SA және ток көзі Е жалғанады.
Тізбек тұйықталғанша таяқша тыныштық күйін сақтайды. Тізбек тұйықталғаннан
кейін, магнит өрісінде орналасқан тоғы бар өткізгішке Ампер күші әсер
етеді. Оның бағыты сол қол ережесі бойынша табылады, яғни осы күштің
әсерімен MN таяқша оңға қарай қозғалысқа келеді. Соған байланысты, магнит
индукциясының В қандай мәні кезінде MN таяқшаның жылдамдығы максималды
шамаға жетеді? – деген сұрақ қою арқылы келесі негізгі теңдіктер құрылады:
Бұл үш теңдіктерде төрт белгісіз шамалар бар – B, , (, I, яғни
белгісіздердің саны теңдіктердің санынан артық. Проблеманы жасампаздықпен
шешу барысында математика курсынан танымал квадрат теңдеу шығады:
Бұл теңдеу магнит индукциясының шамасына (В) байланысты қарастырылатын
болса, оны бір белгісізі бар екінші дәрежелі теңдеу деп санауға толық негіз
бар:
Теңдеудің дискриминанты болған жағдайда, оның нақты шешімінің бар
екендігі белгілі. Егер дискриминант (0 болса, теңдеудің шешімі болмайды.
Мектеп физика курсында берілетін электр сыйымдылық туралы
түсінік өте қарапайым және таяз, ал конденсатордың зарядталу-разрядталуы
кезінде өтетін физикалық процестер және зарядталған конденсатор мен сыртқы
ток көзі арасындағы энергия алмасуы туралы мағлұмат оқулықта мүлдем
қарастырылмайды. Соған сәйкес, оқушыларды терең ойлауға арналып құрылған
мысалдардың бірі 10-суретте көрсетілген. Тізбектің кедергісі R,
конденсаторлардың сыйымдылығы C1, C2, ток көзінің кернеуі U берілген. Егер
SA1 кілті алдымен тұйықталып, кейін ажыратылса, С1 және С2
конденсаторларының астарларындағы потенциалдар айырымы қалай өзгереді? -
деген сұрақ қою арқылы, ток көзі мен конденсатор арасындағы энергия
алмасуын қызықты және терең түрде кеңінен түсіндіруге болады.
Электродинамика, оптика және кванттық физика арасындағы сабақтастық
фотоэффект құбылысына талдау жүргізу арқылы дәлелденеді. Фотоэлектрлік
құбылыс (фотоэффект) - жарық сәулесінің толқындық және кванттық
қасиеттерінің дәлелі болатын, оның табиғатын танудағы маңызы зор
мәселелердің бірі. Солай бола тұра, осы құбылыс физика курсында жарықтың
металл денеге түскен кезде электрондардың жай ғана бөлініп шығуымен
түсіндіріледі де, кейде Столетов анықтаған заңдармен жалғастырылады. Физика
пәні тереңірек қарастырылатын оқулықтарда электронның металдан шығу шарты
А.Эйнштейннің теңдеуіне сүйену арқылы айқындалады:
.
Мұндағы А0-электронның шығу жұмысы. Іс жүзінде фотоэффект құбылысын
оқыту барысында жарық фотонын қабылдайтын тыныштық күйдегі электрон ба,
еркін электрон ба, әлде байланыстағы электрон ба, бұл жағы оқушыға беймәлім
болып қала берген. Соған сәйкес электронның фотонды қабылдау мәселесіне
аталмыш үш түрлі жағдайға байланысты энергияның сақталу заңы мен қозғалыс
мөлшерінің сақталу заңына сүйене отырып табылған электронның жылдамдықтарын
салыстыру арқылы, теориялық тұрғыдан терең талдау жүргізілді.
Оқушыларға берілетін физикалық білімді терең және саналы меңгертудің
басты кепілі-оқу үрдісін соңғы үлгіде дайындалған зертханалық құралдармен
жабдықтау және оларды кеңінен қолдану. Осыны ескеріп, орта мектептер
көлемінде электродинамика негіздерін оқыту барысында оқушылармен
зертханалық жұмыстарды түрлендіре отырып ұйымдастыруға мүмкіндік беретін
функционалдық мүмкіншіліктері ауқымды, әзірге ешқандай баламасы жоқ екі
бірдей зертханалық құрылғы ұсындық. Алғашқысы-электродинамика, оптика және
кванттық физика арасындағы сабақтастықты жетілдіруге және зарядталған
бөлшектің толқындық қасиетін зерттеуге арналған қондырғы. Қондырғы шыны
ыдыс түрінде жасалған ваннадан (1), оған құйылған мыс купоросының
ерітіндісінен (2) және электродтардан (3,4) тұрады. Сыртқы ток көзі
электролиттік ваннаның электродтарына қосылса, анодтан катодқа бағытталған
электр өрісінің әсерімен оң зарядты мыс иондары үдемелі қозғала отырып,
диафрагманың саңлауынан (7) өте бере дифракцияға ұшырайды. Нәтижесінде
катодқа жеткен иондар жеке-жеке, шеңбер тәрізді сақиналар туғыза
орналасады. Олардың пішіні жарық сәулесінің дөңгелек ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz